本發(fā)明涉及3D模型創(chuàng)建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D模型的圖形繪制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，3D模型的圖形創(chuàng)建主要是通過電腦端的CAD軟件實(shí)現(xiàn)，雖然CAD軟件能夠繪制出非常復(fù)雜而且較為專業(yè)的立體圖形，但是，對(duì)于繪圖者的專業(yè)水平要求較高。繪制者需要熟練地掌控CAD軟件及電腦的相關(guān)操作，CAD軟件需要長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)和練習(xí)才能掌握其實(shí)用技巧。很顯然，這限制了3D模型的圖形繪制方便性及廣泛性。另外，也有其他的繪圖軟件來實(shí)現(xiàn)3D模型的圖像繪制，但是仍然需要繪圖者在電腦端用鼠標(biāo)及鍵盤等輸入設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。上述圖像繪制的較高要求限制了3D模型的創(chuàng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明公開一種3D模型的圖形繪制方法，以解決目前的3D模型的圖形繪制需要掌握電腦端的繪圖軟件所導(dǎo)致的操作要求較高、普及性較差的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開如下技術(shù)方案：

3D模型的圖形繪制系統(tǒng)，包括手持式繪圖終端、圖像獲取裝置、顯示設(shè)備、轉(zhuǎn)換單元和控制單元；其中：

所述圖像獲取裝置設(shè)置在所述顯示設(shè)備上，所述圖像獲取裝置的攝像方向與所述顯示設(shè)備的顯示朝向一致；

所述手持式繪圖終端用于在所述顯示設(shè)備的顯示朝向所對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，所述圖像獲取裝置用于獲取所述手持式繪圖終端的圖像；所述手持式繪圖終端的繪制端為頭部發(fā)光組；

所述轉(zhuǎn)換單元與所述圖像獲取裝置相連，用于根據(jù)所述手持式繪圖終端的圖像獲取所述頭部發(fā)光組的移動(dòng)軌跡；

所述控制單元與所述轉(zhuǎn)換單元相連，用于控制所述顯示設(shè)備顯示所述頭部發(fā)光組的移動(dòng)軌跡以形成3D模型的圖形；所述手持式繪圖終端至少包括控制按鈕，所述控制按鈕至少用于控制所述頭部發(fā)光組的發(fā)光和熄滅。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，所述手持式繪圖終端為筆形繪圖終端，所述手持式繪圖終端還包括設(shè)置在其尾端的尾部發(fā)光組以及與所述尾部發(fā)光組和所述頭部發(fā)光組均連接的供電電池；所述頭部發(fā)光組位于所述手持式繪圖終端的筆尖部位；所述頭部發(fā)光組與所述尾部發(fā)光組的發(fā)光顏色不同。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，所述手持式繪圖終端包括殼體、電路板、感應(yīng)器和無線傳輸模塊；其中：

所述電路板、感應(yīng)器和無線傳輸模塊均設(shè)置在所述殼體的內(nèi)腔中；所述感應(yīng)器與所述無線傳輸模塊和所述電路板均相連，所述感應(yīng)器用于檢測(cè)所述手持式繪圖終端的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述無線傳輸模塊用于將所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)傳輸給所述轉(zhuǎn)換單元。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，還包括校驗(yàn)單元，所述校驗(yàn)單元與所述感應(yīng)器和所述轉(zhuǎn)換單元均相連，且在兩者的參數(shù)結(jié)果不一致時(shí)，報(bào)警；或者，在兩者不一致時(shí)，以所述感應(yīng)器檢測(cè)的所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)作為所述頭部發(fā)光組的移動(dòng)軌跡。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，所述感應(yīng)器為9軸感應(yīng)器或六軸感應(yīng)器。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，還包括與所述頭部發(fā)光組和所述尾部發(fā)光組均相連的燈光控制模塊，所述燈光控制模塊用于控制所述頭部發(fā)光組和所述尾部發(fā)光組的燈光顏色切換和燈光亮度調(diào)節(jié)。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，所述控制單元與所述轉(zhuǎn)換單元相連，用于控制所述顯示設(shè)備形成的線條顏色與所述頭部發(fā)光組的顏色一致。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，還包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子與所述供電電池相連，用于發(fā)出振動(dòng)警示。

優(yōu)選的，上述系統(tǒng)中，所述顯示設(shè)備為筆記本電腦或平板電腦。

本發(fā)明公開的3D模型的圖形繪制方法的有益效果如下：

本發(fā)明公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)在使用的過程中，用戶直接抓握手持式繪圖終端在圖像獲取裝置的攝像方向的空間內(nèi)移動(dòng)繪制，隨著手持式繪圖終端的移動(dòng)，其頭部發(fā)光組的移動(dòng)軌跡會(huì)在轉(zhuǎn)換單元和控制單元的協(xié)同作用下，顯示在顯示設(shè)備上，用戶直接觀察顯示設(shè)備上已經(jīng)繪制的內(nèi)容逐步控制手持式繪圖終端的頭部發(fā)光組的走向，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)3D模型的圖形繪制。

通過上述使用過程可以看出，本發(fā)明公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)在使用的過程中，用戶直接抓握手持式繪圖終端在圖像獲取裝置的朝向方向移動(dòng)即可，整個(gè)繪制過程觀察顯示設(shè)備的已有圖形即可。相比于目前的3D模型的圖形繪制需要掌握電腦端的繪圖軟件而言，本發(fā)明公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、門檻低，兒童都可以實(shí)施操作，也因此能解決目前的3D模型的圖形繪制需要掌握電腦端的繪圖軟件所導(dǎo)致的操作要求較高、普及性較差的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或背景技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或背景技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)的工作示意圖；

圖3是圖1中3D模型的圖形繪制系統(tǒng)中手持式繪圖終端的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

100-手持式繪圖終端、200-圖像獲取裝置、300-轉(zhuǎn)換單元、400-控制單元、500-顯示設(shè)備、100′-筆形繪圖終端、200′-攝像頭、500′-顯示器、110-尾部發(fā)光組、120-頭部發(fā)光組、130-供電電池、140-控制按鈕、150-殼體、160-電路板、170-感應(yīng)器、180-無線傳輸模塊、190-轉(zhuǎn)子。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考圖1-3，本發(fā)明實(shí)施例公開一種3D模型的圖形繪制系統(tǒng)。所公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)包括手持式繪圖終端100、圖像獲取裝置200、轉(zhuǎn)換單元300、控制單元400和顯示設(shè)備500。

圖像獲取裝置200可以為普通的攝像頭200′，圖像獲取裝置設(shè)置在顯示設(shè)備500上，圖像獲取裝置200的攝像方向與顯示設(shè)備的顯示朝向一致，用于獲取顯示設(shè)備500前方的場(chǎng)景圖像。如圖2所示，具體的，攝像頭200′設(shè)置在顯示設(shè)備500的上沿，可以采用全景攝像機(jī)實(shí)施圖像的獲取。

手持式繪圖終端100用于在顯示設(shè)備500的顯示朝向所對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，圖像獲取裝置200用于獲取手持式繪圖終端100的圖像，手持式繪圖終端100的繪制端為頭部發(fā)光組120，當(dāng)然，手持式繪圖終端100的圖像中包括頭部發(fā)光組120的圖像。

轉(zhuǎn)換單元300與圖像獲取裝置200相連，用于根據(jù)手持式繪圖終端100的圖像獲取頭部發(fā)光組120的移動(dòng)軌跡?？刂茊卧?00與轉(zhuǎn)換單元300相連，用于控制顯示設(shè)備500顯示頭部發(fā)光組120的移動(dòng)軌跡，從而構(gòu)成手持式繪圖終端100的移動(dòng)勾畫的3D模型的圖形。需要說明的是，只有頭部發(fā)光組120處于發(fā)光狀態(tài)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的移動(dòng)軌跡才能代表3D模型的圖像線條繪制。也因此，本申請(qǐng)中，手持式繪圖終端100至少包括控制按鈕140，控制按鈕140至少用于控制手持式繪圖終端100的頭部發(fā)光組的發(fā)光和熄滅。

本實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)在使用的過程中，用戶直接抓握手持式繪圖終端100在圖像獲取裝置200的攝像方向的空間內(nèi)移動(dòng)繪制，隨著手持式繪圖終端100的移動(dòng)，其頭部發(fā)光組120的移動(dòng)軌跡會(huì)在轉(zhuǎn)換單元300和控制單元400的協(xié)同作用下，顯示在顯示設(shè)備500上，用戶直接觀察顯示設(shè)備500上已經(jīng)繪制的內(nèi)容逐步控制手持式繪圖終端100的頭部發(fā)光組120的走向，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)3D模型的圖形繪制。

通過上述使用過程可以看出，本實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)在使用的過程中，用戶直接抓握手持式繪圖終端100在圖像獲取裝置200的朝向方向移動(dòng)即可，整個(gè)繪制過程觀察顯示設(shè)備500的已有圖形即可。相比于目前的3D模型的圖形繪制需要掌握電腦端的繪圖軟件而言，本實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、門檻低，兒童都可以實(shí)施操作，也因此能解決目前的3D模型的圖形繪制需要掌握電腦端的繪圖軟件所導(dǎo)致的操作要求較高、普及性較差的問題。

請(qǐng)參考圖3，本實(shí)施例公開的手持式繪圖終端100可以為筆形繪圖終端100′，筆形結(jié)構(gòu)使得整個(gè)繪制過程類似于大家都熟悉的筆形截面，通過筆形繪圖終端100′在立體空間的移動(dòng)來創(chuàng)作3D模型的圖形，使其在顯示設(shè)備500中立即呈現(xiàn)，用戶可以實(shí)時(shí)對(duì)圖形進(jìn)行修改或調(diào)整，打破了傳統(tǒng)的建模技術(shù)壁壘，因此，本發(fā)明實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)具有較好的視場(chǎng)推廣前景。當(dāng)然，手持式繪圖終端100還可以采用其他的形狀體現(xiàn)，例如手套、刷子等。

本實(shí)施例中，顯示設(shè)備500起到顯示3D模型的圖形的作用，為了提高用戶的繪制體驗(yàn)，轉(zhuǎn)換單元300還可以從圖像獲取裝置200所獲取的圖像中提取手持式繪圖終端100的圖像，并在控制單元400的控制下在顯示設(shè)備500上實(shí)時(shí)顯示，此時(shí)，用戶的繪制操作效果如圖3所示，外部空間的手持式繪圖終端100的操作會(huì)連通所要形成的3D模型的圖像一起呈現(xiàn)在顯示設(shè)備500的顯示界面上，這能提高用戶的使用體驗(yàn)。

顯示設(shè)備500可以是顯示器500′，也可以是筆記本電腦或平板電腦，本申請(qǐng)不限制顯示設(shè)備500的具體種類。圖像獲取裝置200可以是攝像頭200′。為了減少安裝，可以采用目前集成了攝像功能的電腦顯示器、手機(jī)等，避免圖像獲取裝置200與顯示設(shè)備500的后續(xù)組裝。優(yōu)選的，顯示設(shè)備500可以采用具有較強(qiáng)的人機(jī)互動(dòng)功能的顯示器，用戶可以通過滑動(dòng)屏幕旋轉(zhuǎn)、縮放、移動(dòng)模型等實(shí)現(xiàn)3D模型圖形的轉(zhuǎn)動(dòng)、縮放、移動(dòng)等。當(dāng)然，顯示設(shè)備500為平板電腦或筆記本電腦時(shí)，用戶可以通過移動(dòng)上述設(shè)備來改變其內(nèi)部的陀螺儀來實(shí)現(xiàn)圖形的旋轉(zhuǎn)、縮放和移動(dòng)。

請(qǐng)參考圖3，本申請(qǐng)公開一種具體結(jié)構(gòu)的筆形繪圖終端100′。該筆形繪圖終端100′包括設(shè)置在其尾端的尾部發(fā)光組110、上文所述的頭部發(fā)光組120以及與尾部發(fā)光組110和頭部發(fā)光組120均連接的供電電池130，供電電池130為兩者供電。當(dāng)然，頭部發(fā)光組120位于筆形繪圖終端100′的筆尖部位，頭部發(fā)光組120與尾部發(fā)光組110的顏色不同，即發(fā)光顏色不同。頭部發(fā)光組120與尾部發(fā)光組110的發(fā)光顏色不同，便于分清楚線條繪制的軌跡的確定，另外，采用不同的顏色能夠使得圖像獲取裝置獲取的圖像參數(shù)更加準(zhǔn)確，便于轉(zhuǎn)換單元300從圖像中獲取相關(guān)的信息。

手持式繪圖終端100還可以采用更多的光源發(fā)光，以使得后續(xù)圖像獲取裝置200拍攝圖像后，轉(zhuǎn)換單元300和控制單元400較好地確定圖像的深度信息，以使得圖像達(dá)到更加準(zhǔn)確、精確的參數(shù)提取。當(dāng)然，光源的位置也可以調(diào)整，頭部發(fā)光組120和尾部發(fā)光組110能較好地確定手持式繪圖終端100的前后兩端，同時(shí)能確定后續(xù)圖像的景深。

如上文所述，筆形繪圖終端100′具有控制按鈕140?？刂瓢粹o140能夠控制頭部發(fā)光組120和尾部發(fā)光組110的發(fā)光顏色，從而使得整個(gè)3D模型的圖形繪制系統(tǒng)能存在多支手持式繪圖終端100協(xié)同繪制3D模型的圖形。優(yōu)選的，控制按鈕140還具有控制修改的功能，例如刪除功能。以刪除功能為例，手持式繪圖終端100可以在控制按鈕140的控制下，使得頭部發(fā)光組120發(fā)出代表刪除功能的某種功能光線，轉(zhuǎn)換單元300和控制單元400根據(jù)圖像的結(jié)構(gòu)將顯示設(shè)備500中相應(yīng)的部位圖形隱藏或去除，從而達(dá)到刪除的目的。

為了便于用戶的使用，本實(shí)施例提供的3D模型的圖像繪制系統(tǒng)中，顯示設(shè)備500可以通過其它感應(yīng)部件，感應(yīng)手持式繪圖終端100的位置，從而在顯示設(shè)備500上呈現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的隨動(dòng)圖標(biāo)，類似于鼠標(biāo)在顯示器所顯示的箭頭。用戶在移動(dòng)手持式繪圖終端100的過程中，可以通過觀察顯示設(shè)備500來確定手持式繪圖終端100在已完成的圖形中的位置，從而通過調(diào)節(jié)以快速移動(dòng)到接續(xù)位置繼續(xù)進(jìn)行繪制操作。

請(qǐng)參考圖3，手持式繪圖終端100可以包括殼體150、電路板160、感應(yīng)器170和無線傳輸模塊180。其中，電路板160、感應(yīng)器170和無線傳輸模塊180均設(shè)置在殼體150的內(nèi)腔中。感應(yīng)器170用于檢測(cè)手持式繪圖終端100的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如角度、角加速度、移動(dòng)位移等。無線傳輸模塊180用于將運(yùn)動(dòng)參數(shù)傳輸給轉(zhuǎn)換單元300。感應(yīng)器170可以是9軸感應(yīng)器，也可以是6軸感應(yīng)器。感應(yīng)器170也能夠感應(yīng)手持式繪圖終端100的移動(dòng)信息，包括移動(dòng)軌跡。感應(yīng)器170起到雙保險(xiǎn)的作用，在圖像獲取裝置200發(fā)生故障時(shí)，感應(yīng)器170可以通過無線傳輸模塊180來確定移動(dòng)軌跡。

當(dāng)然，感應(yīng)器170也能起到校驗(yàn)的作用，為此，優(yōu)選的方案中，本實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)還可以包括校驗(yàn)單元。校驗(yàn)單元與感應(yīng)器170和轉(zhuǎn)換單元300均相連，且在兩者的參數(shù)結(jié)果不一致時(shí)，報(bào)警。此時(shí)，兩者中通常會(huì)有一者發(fā)生損壞。通常圖像獲取裝置200較容易損壞，感應(yīng)器170能夠較為準(zhǔn)確地反應(yīng)手持式繪圖終端100的移動(dòng)軌跡，因此，也可以在兩者不一致時(shí)，以感應(yīng)器170的檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為準(zhǔn)，即以感應(yīng)器檢測(cè)的所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)作為頭部發(fā)光組120的移動(dòng)軌跡。感應(yīng)器170的布置能提高感應(yīng)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性，感應(yīng)器170設(shè)置在手持式繪圖終端100上，當(dāng)手持式繪圖終端100離開圖像獲取裝置200的攝像范圍時(shí)，感應(yīng)器170能夠持續(xù)反饋移動(dòng)軌跡。

本實(shí)施例公開的系統(tǒng)還可以包括與頭部發(fā)光組120和尾部發(fā)光組110均相連的燈光控制模塊，燈光控制模塊用于控制頭部發(fā)光組120和尾部發(fā)光組110的燈光顏色切換和燈光亮度。上述系統(tǒng)中，控制單元400和轉(zhuǎn)換單元300相連，用于控制顯示設(shè)備500所形成的線條顏色與頭部發(fā)光組120的顏色一致，從而構(gòu)建多色彩的3D模型的圖形。上述燈光控制模塊能通過調(diào)節(jié)燈光的亮度，使得與頭部發(fā)光組120的顏色相同模型線條能更好地適應(yīng)顯示設(shè)備500的屏幕亮度，達(dá)到較好的顯示效果。

請(qǐng)?jiān)俅螀⒖紙D3，本實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)中，手持式繪圖終端100還可以包括轉(zhuǎn)子190，轉(zhuǎn)子190布置在殼體150內(nèi)，用于與供電電池130相連，以發(fā)出振動(dòng)警示。當(dāng)用戶抓握手持式繪圖終端100實(shí)施繪制移動(dòng)的過程中，當(dāng)頭部發(fā)光組120的移動(dòng)超過邊界、或者穿過圖形的輪廓線時(shí)，轉(zhuǎn)子190能夠通過轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)，達(dá)到警示用戶的作用，以便于用戶做出是否繼續(xù)移動(dòng)的決定。

本發(fā)明實(shí)施例公開的3D模型的圖形繪制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分均是現(xiàn)有的產(chǎn)品，能減少二次投入成本，圖形生成效果較好，并能夠與周圍環(huán)境產(chǎn)生互動(dòng)，也能降低用戶的學(xué)習(xí)成本。

本文中，各個(gè)優(yōu)選方案僅僅重點(diǎn)描述的是與其它方案的不同，各個(gè)優(yōu)選方案只要不沖突，都可以任意組合，組合后所形成的實(shí)施例也在本說明書所公開的范疇之內(nèi)，考慮到文本簡(jiǎn)潔，本文就不再對(duì)組合所形成的實(shí)施例進(jìn)行單獨(dú)描述。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。