将扇形图自适应渲染至3D模型的方法、装置、终端及介质与流程

【】本发明涉及印刷设计，尤其涉及一种将扇形图自适应渲染至3d模型的方法、装置、终端及介质。

背景技术

0、
背景技术：

1、纸杯等圆锥体形状的产品在生产之前，需要通过平面设计，将需要印刷的内容，进行设计、排版。为了更加直观的看到设计效果，同时也为了纸杯生产出来之前，能预先检查出设计中可能存在的缺陷，降低打样次数甚至零打样，从而降低成本，因此有必要将平面设计渲染到3d模型。

2、其中，纸杯的平面设计须输出为扇形图，才能进行印刷、模切、成型，扇形图属于异形设计，而3d纹理贴图却总是基于矩形的图片来实现对3d模型表面渲染，因此实现纸杯扇形设计图渲染到3d模型，有一定的困难，目前行业有以下两种方案：

3、(1)将纸杯的扇形图设计图做异形化。即，通过3d建模软件等工具将扇形图转成一个看起来扭曲成接近矩形的图，并根据所使用的纸杯3d模型，放入一个更大的矩形背景图(一般为白色背景)中的某个固定位置，最后将这个整个大矩形背景图作为3d模型整个表面的最终的纹理图，最后导出纹理坐标(uv坐标)数据到3d图形处理程序，从而模拟出一个印刷好的纸杯。然而，每一个扇形设计图都需要转化成一个扭曲的近似矩形图，无法重复利用同型号纹理坐标数据，这种方法严重降低了程序的渲染速度。

4、(2)基于矩形设计图，而不是最终生产时需要的扇形图。即，将矩形设计图适当裁切来适应模型，这种方案仅仅起到演示作用，会造成有效设计内容被裁剪掉，这显然不合理，或者映射到3d模型中会产生严重的变形，不能用来跟踪产品的设计、生产中的真实品态，且对于用来检测缺陷没有任何意义。

5、同时，每一种杯型的3d模型，两种方法都需要先使用建模工具进行人工贴图，从而确定纹理的确切位置，工作量巨大，适配性差，无法直接利用行业现有的大量设计资源。因为确定纹理坐标数据时，两种方法都需要将改造后的设计图放入更大的矩形背景图中，该背景图作为最终的纹理图，又占用更大内存和存储空间，不利于网络传输，从而都无法模拟现实生产中产品品态

6、鉴于此，实有必要提供一种将扇形图自适应渲染至3d模型的方法、装置、终端及介质以克服上述缺陷。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明的目的是提供一种将扇形图自适应渲染至3d模型的方法、装置、终端及介质，旨在解决目前现有的将扇形设计图映射到3d模型的的方法渲染精度不足且适配性差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种将扇形图自适应渲染至3d模型的方法，包括：

3、步骤s10：导入3d模型与扇形设计图；

4、步骤s20：基于所述扇形设计图设定取样区域的左上、左下、右上和右下四个顶点的uv坐标；

5、步骤s30：基于取样区域的四个顶点的uv坐标，拟合出所述扇形设计图的上下两条圆弧对应的两个同心圆，并求得两个同心圆的圆心o的uv坐标；

6、步骤s40：基于取样区域的四个顶点的uv坐标，拟合出所述扇形设计图在取样区域的左右两条边线段，分别记为left_line和right_line；

7、步骤s50：选择3d模型的渲染区域内任意一个三角面作为遍历起始三角，并从起始三角开始，以临边遍历方式，将渲染区域内的所有三角面遍历出来；

8、步骤s60：遍历三角队列中每个三角面，执行3d模型的顶点到uv点映射算法，即对三角面的每一个顶点v(xi,yi,zi)，求在扇形设计图上的uv映射点v'(xi',yi',zi')，得到3d模型映射在扇形设计图上的纹理uv坐标数据；

9、步骤s70：将该纹理uv坐标数据发送至3d模型的渲染区域，得到扇形设计图在3d模型中的实际呈现效果。

10、在一个优选实施方式中，所述步骤s60包括：

11、步骤s61：确定所述3d模型的渲染区域的上下边，计算出渲染区域高度；计算上下边与接缝线相交的上、下两个交点，分别称为渲染上起始点和渲染下起始点；

12、步骤s62：选择任一渲染起始点，确定left_line的边长，即取样区域高度；其中，定义上起始点s在三维圆锥体上直角坐标系的坐标s(x0,y0,z0)；

13、步骤s63：计算渲染区域和取样区域之间高度缩放比k；其中，k＝取样区域高度/渲染区域高度；

14、步骤s64：经过上起始点s作垂直于3d模型的中心轴的圆截面，交中心轴于点o'，可得向量o's；

15、步骤s65：过顶点v(xi,yi,zi)，作垂直于中心轴的圆截面，交中心轴于点o”，得向量o”v；

16、步骤s66：将向量o's旋转到与o”v平行，得到向量o's'；其中，点s'是3d模型的外侧表面一点；

17、步骤s67：基于空间两向量的叉积，可计算出o's旋转到o's'的角度θ；

18、步骤s68：根据计算得到的θ，计算点s'的空间坐标s'(x',y',z')，进而计算点s'到顶点v(xi,yi,zi)的空间长度d；

19、步骤s69：基于高度缩放比k与空间长度d，计算得到顶点v在扇形设计图上的uv映射点v'。

20、在一个优选实施方式中，所述步骤s69包括：

21、步骤s691：将取样区域的边线段left_line上的顶点，在沿着边线段left_line收缩长度d*k后所对应的位置记为点p1，并以p1和圆心o作直线line1，并求得p1到o的距离r；

22、步骤s692：计算得到以圆心o、半径为r的圆与边线段right_line的交点p2，并以p2和圆心o作直线line2；

23、步骤s693：计算得到line1和line2的夹角θ'；

24、步骤s694：根据θ和θ'，计算得到旋转角度θ”＝(θ'/(2π))*θ；

25、步骤s695：通过uv坐标平移和旋转矩阵a(θ”)作用于点p1，即得顶点v在扇形设计图上的uv映射点v'；其中，a(θ”)表示使得点p1旋转θ”角的旋转矩阵。

26、在一个优选实施方式中，所述步骤s50包括：

27、对渲染区域内的所有三角面做过滤处理。

28、本发明第二方面提供一种将扇形图自适应渲染至3d模型的装置，包括：

29、参数导入模块，用于导入3d模型与扇形设计图；

30、坐标确定模块，用于基于所述扇形设计图设定取样区域的左上、左下、右上和右下四个顶点的uv坐标；

31、顶点拟合模块，用于基于取样区域的四个顶点的uv坐标，拟合出所述扇形设计图的上下两条圆弧对应的两个同心圆，并求得两个同心圆的圆心o的uv坐标；

32、线段拟合模块，用于基于取样区域的四个顶点的uv坐标，拟合出所述扇形设计图在取样区域的左右两条边线段，分别记为left_line和right_line；

33、三角遍历模块，用于选择3d模型的渲染区域内任意一个三角面作为遍历起始三角，并从起始三角开始，以临边遍历方式，将渲染区域内的所有三角面遍历出来；

34、顶点映射模块，用于遍历三角队列中每个三角面，执行3d模型的顶点到uv点映射算法，即对三角面的每一个顶点v(xi,yi,zi)，求在扇形设计图上的uv映射点v'(xi',yi',zi')，得到3d模型映射在扇形设计图上的纹理uv坐标数据；

35、坐标转换模块，用于将该纹理uv坐标数据发送至3d模型的渲染区域，得到扇形设计图在3d模型中的实际呈现效果。

36、本发明第三方面提供一种终端，所述终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的将扇形图自适应渲染至3d模型的方法的各个步骤。

37、本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的将扇形图自适应渲染至3d模型的方法的各个步骤。

38、本发明第五方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或者指令，所述计算机程序或者指令在被处理执行时实现如上述实施方式任一项所述的将扇形图自适应渲染至3d模型的方法的各个步骤。

39、本发明提供的将扇形图自适应渲染至3d模型的方法、装置、终端及介质，通过遍历三角队列中每个三角面，执行3d模型的顶点到uv点映射算法，即对三角面的每一个顶点求在扇形设计图上的uv映射点，从而得到3d模型映射在扇形设计图上的纹理uv坐标数据，因此，具有以下有益效果：

40、(1)实现纹理局部映射，仅仅需要传递需要渲染的部分纹理图给渲染模块，节省渲染时的内存，降低文件数量和大小，提高渲染速度，渲染精确，与实际生产出来的产品几乎一致，对于更多灵活的异形设计也能很好的适应；

41、(2)实现数据复用，对同规格、同大小的图片，在图像位置偏移量不变的情况下，可直接使用同一套参数，无需再次计算；

42、(3)可直接利用已有设计资产，而不需要背景技术提到的行业现有两套方案那样，需要各种修改各种转换，从而可节省大量工作量，实现零成本现有资产利用；

43、(4)可完全模拟现实生产过程中的产品品态，是纸杯等行业数字孪生实现的基础和前提。