一種輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的三維模型重構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種新型的基于二維輪廓指導(dǎo)的Ξ維模型重構(gòu)造方法，屬于計(jì)算機(jī)圖形 學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著Ξ維建模、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，基于輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的Ξ維建模技術(shù)近 年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。然而，現(xiàn)有方法主要集中于利用同類(lèi)別對(duì)象的二維輪廓對(duì)Ξ 維模型進(jìn)行建模和重構(gòu)造，運(yùn)些對(duì)輪廓線(xiàn)的限制使得現(xiàn)有方法只能產(chǎn)生有限的重構(gòu)造模 型。在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，大量的跨類(lèi)別元素被用于模型的設(shè)計(jì)和構(gòu)造中。因此只能依靠同類(lèi)別 對(duì)象的輪廓線(xiàn)進(jìn)行模型重構(gòu)造的方法，不能完全滿(mǎn)足行業(yè)需求。
[0003] 輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的Ξ維模型重構(gòu)造方法是指，在二維輪廓線(xiàn)的指導(dǎo)下，對(duì)輸入Ξ維模 型整體或局部進(jìn)行約束變形，得到重構(gòu)造后的Ξ維模型。
[0004] 基于輪廓線(xiàn)約束的Ξ維模型構(gòu)建方法近年來(lái)已經(jīng)有較多的研究。2011年，Xu等人 利用圖像中提取的同類(lèi)別對(duì)象輪廓線(xiàn)，對(duì)Ξ維模型進(jìn)行編輯和重構(gòu)造。2013年，Xie等人利 用手繪輪廓線(xiàn)推薦出合適的部件進(jìn)行模型組合構(gòu)建。2013年，Chen等人利用圖像中對(duì)象的 輪廓線(xiàn)構(gòu)建Ξ維模型，并用W進(jìn)行圖像編輯。2013年，Shtof等人利用手繪輪廓線(xiàn)直接構(gòu)造 Ξ維模型的部件并進(jìn)行組合建模。本發(fā)明的方法，可W利用多類(lèi)對(duì)象的輪廓線(xiàn)，對(duì)輸入Ξ維 模型進(jìn)行重構(gòu)造，產(chǎn)生出大量的模型演化結(jié)果。為普通用戶(hù)提供了一個(gè)，利用任意圖像輪廓 線(xiàn)，對(duì)已有Ξ維模型重構(gòu)造的模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的Ξ維模型重構(gòu)造方法。為完成本發(fā)明的目 的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:首先，從圖像中提取對(duì)象輪廓線(xiàn)，并根據(jù)對(duì)象的對(duì)稱(chēng)性信息 選取輪廓線(xiàn)或主干骨架線(xiàn)構(gòu)造二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù);然后，對(duì)于輸入Ξ維模型中的用戶(hù)選定 區(qū)域，提取Ξ維的編輯線(xiàn)并從二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索推薦出合適的二維線(xiàn)條;最后，匹配 出二維線(xiàn)條和Ξ維編輯線(xiàn)的點(diǎn)-點(diǎn)對(duì)于關(guān)系，利用參數(shù)化變形方法對(duì)輸入模型中用戶(hù)選定 區(qū)域進(jìn)行變形，得到模型重構(gòu)造結(jié)果。其具體步驟如下所述。
[0006] 本發(fā)明一種輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的Ξ維模型重構(gòu)造方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟S100,構(gòu)造二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù):通過(guò)含有單一對(duì)象的互聯(lián)網(wǎng)圖像，利用圖像分 割算法提取對(duì)象輪廓線(xiàn)，并根據(jù)對(duì)象的對(duì)稱(chēng)性選取輪廓線(xiàn)或主干骨架線(xiàn)構(gòu)建二維輪廓線(xiàn)數(shù) 據(jù)庫(kù)；
[000引步驟S200，二維輪廓線(xiàn)檢索推薦：用戶(hù)選取Ξ維模型中的編輯區(qū)域，提取Ξ維編輯 線(xiàn)，并利用形狀上下文描述符和外形特征從二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中推薦出相應(yīng)的輪廓線(xiàn)；
[0009] 步驟S300,輪廓匹配和參數(shù)化變形:構(gòu)建二維輪廓線(xiàn)和Ξ維編輯線(xiàn)的點(diǎn)-點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān) 系，并利用參數(shù)化變形算法對(duì)輸入模型進(jìn)行重構(gòu)造。
[0010] 其中，在步驟S100中所述的"構(gòu)造二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)"，其作法包含W下步驟：
[0011] 步驟SI 10,對(duì)含有單一對(duì)象的互聯(lián)網(wǎng)圖像，利用視覺(jué)顯著性檢測(cè)，并通過(guò)圖割算法 分割得到圖像中對(duì)象的輪廓線(xiàn)；
[0012] 步驟S120,利用對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)算法，檢測(cè)圖像中對(duì)象的鏡像對(duì)稱(chēng)性和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，對(duì) 于鏡像對(duì)稱(chēng)的圖像對(duì)象，根據(jù)其對(duì)稱(chēng)軸對(duì)其中一半輪廓線(xiàn)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)翻轉(zhuǎn)，得到關(guān)于對(duì)稱(chēng)軸 完全對(duì)稱(chēng)的輪廓線(xiàn);對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的圖像對(duì)象，可W直接使用其輪廓線(xiàn);對(duì)于不對(duì)稱(chēng)的圖像 對(duì)象，使用骨架提取算法，得到對(duì)象的骨架線(xiàn)，使用其中最長(zhǎng)的骨架線(xiàn)作為主干骨架線(xiàn)，在 骨架線(xiàn)上均勻采樣點(diǎn)，并利用樣條曲線(xiàn)擬合得到平滑的主干骨架線(xiàn)；上述步驟得到的輪廓 線(xiàn)和主干骨架線(xiàn)共同構(gòu)成二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0013] 其中，在步驟S200中所述的"二維輪廓線(xiàn)檢索推薦"，其作法包含W下步驟：
[0014] 步驟S210,從輸入Ξ維模型中，根據(jù)用戶(hù)選取的編輯區(qū)域提取編輯線(xiàn)，Ξ維模型的 編輯線(xiàn)包括:軸線(xiàn)、切面輪廓線(xiàn)、側(cè)面輪廓線(xiàn)，通過(guò)計(jì)算二維輪廓線(xiàn)li和Ξ維編輯線(xiàn)形。狀上 下文距離(shape context distance)SC(li, Ij)和單位化后的各線(xiàn)有向包圍盒(0BB)長(zhǎng)寬比 例差異距離lb化并將兩種距離加權(quán)得到二維輪廓線(xiàn)和Ξ維編輯線(xiàn)的相似度距 離：
[0015]
[0016] 步驟S220,步驟S220,通過(guò)調(diào)節(jié)上一步中的權(quán)重ω，選取并推薦出與=維編輯線(xiàn)度 量距離D(li，lj)最小的二維輪廓線(xiàn)，在此步驟中模型的軸線(xiàn)匹配二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的主 干骨架線(xiàn)及對(duì)稱(chēng)軸一側(cè)的部分輪廓線(xiàn);模型的切面輪廓線(xiàn)、側(cè)面輪廓線(xiàn)匹配的是二維輪廓 線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中鏡像對(duì)稱(chēng)和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的輪廓線(xiàn)。
[0017] 其中，在步驟S300中所述的"輪廓匹配和參數(shù)化變形"，其作法包含W下步驟：
[0018] 步驟S310,將Ξ維編輯線(xiàn)上的每個(gè)頂點(diǎn)Vn，根據(jù)長(zhǎng)度比例關(guān)系找到二維輪廓線(xiàn)上 的對(duì)應(yīng)點(diǎn)V'm，其中匹配算法如下：
[0019]
[0020] 其中，d(Vn，Vl)為Vn點(diǎn)到端點(diǎn)VI的線(xiàn)上長(zhǎng)度，L(V)為整條線(xiàn)的長(zhǎng)度；
[0021] 步驟S320,在建立Ξ維編輯線(xiàn)與二維輪廓線(xiàn)的點(diǎn)-點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系后，將二維輪廓的頂 點(diǎn)相對(duì)位置遷移到Ξ維編輯線(xiàn)上，P(V1)為端點(diǎn)位置參數(shù)，則Vn點(diǎn)的位置參數(shù)的P(Vn)如下所 得：
[0022]
[0023] 其中化(v'm)為二維輪廓線(xiàn)上端點(diǎn)到點(diǎn)v'm的向量，為尺度因子；
[0024] 步驟S330,用上一步中的參數(shù)化變形方法，W用戶(hù)選取的Ξ維編輯線(xiàn)和推薦出的 二維輪廓線(xiàn)，對(duì)Ξ維模型進(jìn)行變形，從而得到輸入模型的重構(gòu)造結(jié)果。
[0025] 本發(fā)明一種輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的Ξ維模型重構(gòu)造方法，其優(yōu)點(diǎn)和功效是：1.從多類(lèi)別對(duì) 象的二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，自動(dòng)推薦出與Ξ維模型編輯線(xiàn)合適的二維輪廓線(xiàn)，從而指導(dǎo)Ξ 維模型重構(gòu)造;2.從輸入Ξ維模型中提取出軸線(xiàn)、切面輪廓線(xiàn)、側(cè)面輪廓線(xiàn)等編輯線(xiàn)，通過(guò) 參數(shù)化變形方法，產(chǎn)生多種形態(tài)各異的模型重構(gòu)造結(jié)果，幫助用戶(hù)快速便捷地設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足 需求的Ξ維模型。
【附圖說(shuō)明】：
[0026] 圖1是本發(fā)明一種輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的Ξ維模型重構(gòu)造方法的流程模塊圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明的對(duì)輸入模型重構(gòu)造的示意圖；
[0028] 圖3是本發(fā)明的參數(shù)化變形示意圖
【具體實(shí)施方式】：
[0029 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
[0030] 圖1是本發(fā)明一種輪廓線(xiàn)指導(dǎo)的Ξ維模型重構(gòu)造方法的流程圖，本發(fā)明的方法包 括Ξ個(gè)步驟：
[0031] 步驟S100,構(gòu)造二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù):通過(guò)含有單一對(duì)象的互聯(lián)網(wǎng)圖像，利用圖像分 割算法提取對(duì)象輪廓線(xiàn)，并根據(jù)對(duì)象的對(duì)稱(chēng)性選取輪廓線(xiàn)或主干骨架線(xiàn)構(gòu)建二維輪廓線(xiàn)數(shù) 據(jù)庫(kù)；
[0032] 步驟S200,二維輪廓線(xiàn)檢索推薦:用戶(hù)選取Ξ維模型中的編輯區(qū)域，提取Ξ維編輯 線(xiàn)，并利用形狀上下文描述符和外形特征從二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中推薦出相應(yīng)的輪廓線(xiàn)；
[0033] 步驟S300,輪廓匹配和參數(shù)化變形:構(gòu)建二維輪廓線(xiàn)和Ξ維編輯線(xiàn)的點(diǎn)-點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān) 系，并利用參數(shù)化變形算法對(duì)輸入模型進(jìn)行重構(gòu)造。
[0034] 圖2是本發(fā)明的對(duì)輸入模型重構(gòu)造的示意圖，表示輸入模型通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索推 薦出的輪廓線(xiàn)變形重構(gòu)造的過(guò)程。
[0035] 在步驟S100中所述的"構(gòu)造二維輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)"，其作法包含W下步驟：
[0036] 步驟S110,對(duì)含有單一對(duì)象的互聯(lián)網(wǎng)圖像，利用視覺(jué)顯著性檢測(cè)，并通過(guò)圖割算法 分割得到圖像中對(duì)象的輪廓線(xiàn)；
[0037] 步驟S120,利用對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)算法，檢測(cè)圖像中對(duì)象的鏡像對(duì)稱(chēng)性和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，對(duì) 于鏡像對(duì)稱(chēng)的圖像對(duì)象，根據(jù)其對(duì)稱(chēng)軸對(duì)其中一半輪廓線(xiàn)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)翻轉(zhuǎn)，得到關(guān)于對(duì)稱(chēng)軸 完全對(duì)稱(chēng)的輪廓線(xiàn);對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的圖像對(duì)象，可W直接使用其輪廓線(xiàn);對(duì)于不對(duì)稱(chēng)的圖像 對(duì)象，使用骨架提取算法，得到對(duì)象的骨架線(xiàn)，使用其中最長(zhǎng)的骨架線(xiàn)作為主干骨架線(xiàn)，在 骨架線(xiàn)上均勻采樣點(diǎn)，并利用樣