一种基于纹理的三维模型裁切装置的制作方法

本发明涉及三维建模，尤其涉及一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法、装置及三维建模方法、装置。

背景技术：

1、目前基于图像的三维重建，在完成相机标定、点云生成后，一般还需要基于点云完成网格表面重建和进行纹理映射。但由于重建出的点云边缘常常会附着一些外点，加之一些网格表面重建算法本身的问题，导致针对衣服等开曲面结构的物体，重建出的表面在靠近物体边缘，会向外延伸，重建出多余的网格，而纹理映射后，会将背景映射到多余生成的网格上，使重建结果出现前景背景混合的情况。针对这种情况，需要采取办法，将映射为背景颜色的多余网格从重建模型的网格表面上删除，并且重新构造网格边缘，使其边缘线与真实的前景物体边缘相对应。

2、目前解决这类问题通常借助3dmax等编辑软件进行网格编辑，需要逐个选择删除多余三角网格，并对跨越前景、背景的三角网格，沿着真实的边缘进行手工裁切，并删除其中映射为背景纹理的部分。

3、利用3dmax等3d编辑软件进行网格筛选删除，手工交互流程非常复杂，既要考虑网格的邻接关系，又要考虑遮挡关系，特别是要拆分边缘三角面时，对操作精细度要求较高，而且对重建物体的边缘匹配精确度低，影响最终物体模型的重建精确度。

4、公告号为cn114357906b的专利文件公开了了一种激波特征曲面网格重建方法及装置、电子设备、存储介质，包括：对经过任意流场求解器求解得到的初始激波特征曲面网格和求解结果进行预处理，构建与求解结果相关的激波点云；基于区域增长法，对所述激波点云进行分割，得到多个点云子集；对多个所述点云子集分别生成曲面网格；对所述曲面网格进行裁剪，并对裁剪后的曲面网格边缘进行补全；将各补全后的曲面网格进行合并，得到所需的网格。而公告号为cn109472802b的专利公开了一种基于边缘特征自约束的表面网格模型构建方法，可以更精确的得到地形地貌的三维信息，其思路是将二维边缘拓扑信息作为三维表面模型构建的约束条件，进行基于局部降维的带约束网格模型构建。该算法首先以目标区域的边缘特征作为拓扑约束条件，获取带约束的三维点云；然后采用基于局部降维的带约束三角剖分算法，构建基于边缘特征自约束的表面网格模型。

5、上述专利方案提供了基于网格识别处理和边缘特征约束的模型方法，但上述方法主要基于网格数据特征信息的加工处理或基于目标区域的网格形状处理进行实施，而并未提供网格模型与纹理边缘的具体交互处理方法及装置，无法适用于需要对图像边缘进行识别处理以实现三维重建的情况。

技术实现思路

1、基于此，针对上述问题，有必要提供一种能够对边缘进行精确处理的基于纹理的交互式网格模型裁切方法、装置以及使用该网格裁切方法的三维建模方法、设备。

2、为实现本发明目的提供的一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法，包括：

3、根据重建的物体三维模型的表面网格与纹理图像之间的对应关系，将所述表面网格中的网格三角形投影到所述纹理图像上，得到纹理图像中纹理三角形构成的纹理三角形集合；

4、在投影后的所述纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域；所述前景为要重建的物体纹理图像，所述背景为要重建的物体以外的纹理图像；

5、遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形和与多边形区域边缘相交的纹理三角形；

6、删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形；

7、拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形；

8、将所有剩余的网格三角形构成所述要三维重建的物体的新的表面网格。

9、在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，所述落在所述多边形区域中的纹理三角形为与所述多边形区域边缘没有交点的纹理三角形。

10、在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，所述拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形，包括：

11、将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形；

12、根据所述纹理三角形的拆分对所述表面网格进行对应拆分，得到拆分网格三角形；

13、筛选出落在所述多边形区域内的拆分纹理三角形；

14、删除所述落在所述多边形区内的拆分纹理三角形对应的拆分网格三角形。

15、在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，所述同一个纹理三角形中拆分的多个所述拆分三角形的边之间不交叉。

16、在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，仅有两条边上与所述多边形区域边缘有交点时，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

17、当所述纹理三角形有两条边上分别有一个交点时，连接两个交点及其中一个交点与对应顶点，将原纹理三角形拆分成三个所述拆分纹理三角形；

18、当所述纹理三角形一条边上有一个交点，还有一条边上有两个或两个以上交点时，将所述两个或两个以上交点中相距最远的两个交点分别连接与其所在边相对的顶点，且所述相距最远的两个交点中的一个连接另一条边上的交点，将原纹理三角形拆分成四个所述拆分纹理三角形；

19、当所述纹理三角形有两条边上分别有两个或两个以上交点时，成“之”字型连接每条边上相距最远的两个交点，且最后一个交点连接与其所在边相对的顶点，将原纹理三角形拆分成五个所述拆分纹理三角形。

20、在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，有三条边上与所述多边形区域边缘有交点时，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

21、当所述纹理三角形三条边上各有一个交点时，顺次连接每个所述交点，将原纹理三角形拆分成四个所述拆分三角形；

22、当所述纹理三角形两条边上各有一个交点，另一条边上有两个或两个以上交点时，用其中一条边上的一个交点连接另一边上的一个交点及两个或两个以上交点中距离最远的两个交点，且另一条边上的一个交点连接两个或两个以上交点中最近的交点，将原纹理三角形拆分成五个所述拆分三角形；

23、当所述纹理三角形其中一条边上有一个交点，另外两条边上有两个或两个以上交点时，分别选取另外两条边上距离最远的两个交点，用所述一个交点连接另外两条边上选取的四个交点，且拥有多个交点的两条边上相邻的两个交点互相连接，将原纹理三角形拆分成六个所述拆分三角形；

24、当所纹理三角形三条边上分别有两个或两个以上交点时，分别选取每条边上距离最远的两个交点，用其中一条边上一个交点连接另外两条边上顺次的三个交点，用该条边上另一个交点连接另外两条上未连接的交点及其所在边上的另一个交点，将原纹理三角形拆分成七个所述拆分三角形。

25、在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，仅有一条边上与所述多边形区域边缘有交点时，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

26、将距离最远的两个交点分别与相对的顶点连接，将原纹理三角形拆分成三个所述拆分三角形。

27、基于同一发明构思的一种基于纹理的交互式网格模型裁切装置，包括：

28、网格投影模块，用于根据重建的物体三维模型的表面网格与纹理图像之间的对应关系，将所述表面网格中的网格三角形投影到所述纹理图像上，得到纹理图像中纹理三角形构成的纹理三角形集合；

29、背景分离模块，用于在投影后的所述纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域；所述前景为要重建的物体纹理图像，所述背景为要重建的物体以外的纹理图像；

30、三角形筛选模块，用于遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形和与多边形区域边缘相交的纹理三角形；

31、第一表面网格处理模块，用于删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形；

32、第二表面网格处理模块，用于拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形；

33、新表面网格生成模块，用于将所有剩余的网格三角形构成所述要三维重建的物体的新的表面网格。

34、基于同一发明构思的一种三维建模的方法，用前述任一实施例所述的基于纹理的交互式网格基于纹理的交互式网格模型裁切方法对重建的物体三维模型的表面网格进行裁切，根据纹理图像与表面网格的对应关系，用纹理图像与裁切后的表面网格生成要建模物体的三维模型。

35、基于同一发明构思的一种用于三维建模的设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现前述的三维建模的方法。

36、本发明的有益效果包括：本发明提供的一种基于纹理的交互式网格基于纹理的交互式网格模型裁切方法，根据表面网格和纹理图像之间的对应关系将网格投影到纹理图像上，并在二维的纹理图像上对网格进行处理，尤其是对处于前景和背景界限位置的网格进行处理，并对应的对要重建物体的表面网格边缘位置进行处理。从而实现在二维平面上对三维网格进行处理的效果，处理精度更高，而且采用三角形逐个遍历的形式对每个处在边缘位置的三角形进行处理，实现对三维网格的精确裁切，从而使最终重建物体模型的三维的表面网格边缘更准确。