CN110120088A - 一种带纹理结构三维模型的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带纹理结构三维模型的合成方法，包括：外部输入三维模型生成参数和均匀的纹理贴图，三维模型生成参数包括三维模型的边数、外接圆半径和高度；基于三维模型生成参数生成三维模型的网格结构；在三维应用引擎unity中对三维模型的网格结构进行光栅化处理，并结合纹理贴图，合成带纹理结构的三维模型；本发明可以自由通过外部参数的控制生成立体多边形模型；模型纹理均匀，可选择不同的纹理贴图；不需要借助于专业的三维模型制作软件制作。

Description

一种带纹理结构三维模型的合成方法

技术领域

本发明涉及三维模型技术领域，具体涉及一种带纹理结构三维模型的合成方法。

背景技术

三维技术的突飞猛进，对三维模型制作的速度和质量要求是越来越高；传统的三维模型都需要借助于强大的三维模型制作软件提取其相关特征值，并合成通用数据格式的三维文件；三维应用引擎unity通过内置读取三维文件的数据接口还原三维模型的网格结构，并经内置的图形图像处理器光栅化处理纹理结构后，可在三维应用引擎unity中看到清晰的三维模型。同时，三维应用引擎unity可以给定固定正方体、圆柱体、球体、网格面通过形变、位移和旋转改变其三维空间的位置结构。

上述技术存在的技术问题为：

1、在三维应用开发中，过于依赖强大的三维模型制作软件，耗时耗力；

2、三维应用引擎unity只能提供规则的例如立方体、球体、圆柱体、面状的网格结构，结构比较单一；

3、三维应用引擎unity只能在规则的三维模型附上任意的纹理结构，模型由于内外特征结构没经过差异化法线、三角形、UV纹理处理，模型显示效果会相当模糊不清，效果极差。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种带纹理结构三维模型的合成方法。

本发明公开了一种带纹理结构三维模型的合成方法，包括：

外部输入三维模型生成参数和均匀的纹理贴图，所述三维模型生成参数包括三维模型的边数、外接圆半径和高度；

基于所述三维模型生成参数生成三维模型的网格结构；

在三维应用引擎unity中对所述三维模型的网格结构进行光栅化处理，并结合所述纹理贴图，合成带纹理结构的三维模型。

作为本发明的进一步改进，在所述外部输入三维模型生成参数和均匀的纹理贴图前，还包括：

在三维应用引擎unity中，选择三维模型的原点坐标。

作为本发明的进一步改进，所述基于所述三维模型生成参数生成三维模型，包括：

基于所述原点坐标和三维模型生成参数，计算三维模型特征值顶点坐标；

基于所述三维模型特征值顶点坐标，生成三维模型的网格结构。

作为本发明的进一步改进，所述基于所述三维模型特征值顶点坐标，生成三维模型的网格结构；包括：

根据所述三维模型特征值顶点坐标构建规则多变形纹理网格特征数据；

基于顶点索引、网格索引、法线索引和纹理坐标索引，生成三维模型的网格结构。

作为本发明的进一步改进，所述三维模型为立体三维多边形模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可减少三维建模工作者的建模工作量；

本发明可快速、便捷、自由的在应用软件中建模；

本发明快速建模的三维模型具有清晰轮廓、明显的纹理结构等特点；

本发明通过替换不同的均匀纹理结构可以看到不同的丰富多彩的三维模型。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的带纹理结构三维模型的合成方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

本发明的目的为：在三维应用引擎Unity环境下，通过外部参数的输入，可以自由的生成带均匀纹理结构的立体多边形；在三维应用开发中，可以不依赖三维模型制作引擎，生成需要的具有一定规则和纹理的立体三维多边形模型，解决三维应用模型过度依赖三维制作引擎的弊端；不需要手画，通过外部参数控制多边形的模型的边长、高度、大小，解决三维模型通过手画和视觉拖动生成三维模型的弊端。

为实现上述目的，本发明通过三维应用引擎unity对三维模型特征值处理的内在机制，提供相关外部参数和均匀的纹理图结构，进行空间计算和生成内存中可以识别的三维引擎数据结构，光栅化处理后生成不同的多边形立体结构模型。

具体的：如图1所示，本发明提供一种带纹理结构三维模型的合成方法，包括：

S1、在三维应用引擎unity中，选择三维模型的原点坐标；其中：

三维空间坐标系说明：本发明主要以右手坐标系为例，x、y轴为显示模型的横轴和纵轴，z为深度坐标；

原点坐标命名为CenterPos＝(a_x、b_y、c_z)；

S2、外部输入三维模型生成参数和均匀的纹理贴图，三维模型生成参数包括三维模型的边数n_sides、外接圆半径l_sides和高度h；

S3、基于三维模型生成参数生成三维模型的网格结构；包括：

S31、基于原点坐标和三维模型生成参数，计算三维模型特征值顶点坐标；其中：

1.底边外接圆顶点求解

<1>底边中心CenterLowPos＝(a_x、b_y-h/2、c_z)

<2>底边多边形弧度夹角θ＝2Π/n_sides

在面y＝b_y-h/2的平面上，求得底边多边形顶点：

VtLowPos_i·x＝a×coS(i×θ)

VtLowPos_i·z＝a×sin(i×θ)

VtLowPos_i.＝(a×Cos(i×θ)，b_y-h/2，a×sin(i×θ))

其中(i＝0、1、2...n)。

2.则对应上边外接圆顶点坐标

VtUpPos_i＝VtLowPos_i+(0，h，0).

S32、基于三维模型生成参数生成三维模型；其中：

根据三维模型特征值顶点坐标构建规则多变形纹理网格特征数据；

基于顶点索引、网格索引、法线索引和纹理坐标索引，生成三维模型的网格结构；其中：

三维模型的特征值包括顶点、三角形网格、法线、纹理坐标构成，根据上面求的轮廓坐标构建规则多变形纹理网格特征数据，分别用数据容器ListVT(顶点坐标)、ListTraigle(网格索引)、ListNormal(法线)、ListUV(纹理坐标)，生成三维模型的网格结构；

1.侧面网格顶点、三角网格和UV生成

以顺时针作为三角形索引序列，模型单个侧面

顶点添加ListVT.add(VtLowPos_i)、ListVT.add(VtUpos_i)、ListVTadd(VtLowPos_i+1)、ListVT.add(VtUpos_i+1)

三角形索引

下三角网格ListTraigle.add(i×2)、ListTraigle.add(i×2+1)、ListTraigle.add(i×2+2)

上三角网格ListTraigle.add(i×2+1)、ListTraigle.add(i×2+3)、ListTraigle.add(i×2+2)

顶点对应的UV坐标

ListUV.add(0，0)、ListUV.add(0，1)、ListUV.add(1，0)、ListUV.add(1，1)，法线会根据网格选择的顶点自然生成

2.底面网格顶点、三角网格和UV生成

以底面VtUpPos₀连接底面顶点，在与剩余的其它底面顶点依次连接为三角形，当前顶点索引值为Indexcount＝ListVT.count

顶点添加ListVT.add(VtLowPos₀)、ListVT.add(VtLowPos_i)、ListVT.add(VtLowPos_i+1)，其中i＞＝1.

三角形索引添加

ListTraigle.add(Indexcount+i×3)、ListTraigle.add(Indexcount+i×3+1)、ListTraigle.add(Indexcount+i×3+2)

顶点对应UV纹理坐标

ListUV.add(0，0)、ListUV.add(0，1)、ListUV.add(1，0)

S4、在三维应用引擎unity中对三维模型的网格结构进行光栅化处理，并结合纹理贴图，合成带纹理结构的三维模型。

进一步，本发明的三维模型为立体三维多边形模型，圆柱体可采用多边形替代。

本发明的优点为：

可减少三维建模工作者的建模工作量；

可快速、便捷、自由的在应用软件中建模；

快速建模的三维模型具有清晰轮廓、明显的纹理结构等特点；

通过替换不同的均匀纹理结构可以看到不同的丰富多彩的三维模型。

本发明的作用为：

应用在三维应用开发中，在三维场景中可以按照自己的需要构建添加纹理均匀的三维多边形立体模型；

在相关三位区域的框选分析中，可以用来生成三维模型三维空间内的框选区域，进行三维空间相关运算；

在三维仿真和虚拟现实中，可以动态的生成需要的立体多边形三维模型，标记优化。

本发明的三维场景计算和设计的依据为：

立体多边形三维模型依赖unity3d三维开发引擎；

三维模型的构建需要借助于计算机图形图像学、了解三维模型的基本的数据特征结构，计算机处理三维模型的图形数据基本流程；

三维模型的空间计算，应用了立体多边形外接圆的生成，通过逆时针排序，***三维模型特征值的特征顶点和特征三角多边形，根据特征三角形按照1∶1***纹理对应的特征纹理坐标。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带纹理结构三维模型的合成方法，其特征在于，包括：

外部输入三维模型生成参数和均匀的纹理贴图，所述三维模型生成参数包括三维模型的边数、外接圆半径和高度；

基于所述三维模型生成参数生成三维模型的网格结构；

在三维应用引擎unity中对所述三维模型的网格结构进行光栅化处理，并结合所述纹理贴图，合成带纹理结构的三维模型。

2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，在所述外部输入三维模型生成参数和均匀的纹理贴图前，还包括：

在三维应用引擎unity中，选择三维模型的原点坐标。

3.如权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述基于所述三维模型生成参数生成三维模型，包括：

基于所述原点坐标和三维模型生成参数，计算三维模型特征值顶点坐标；

基于所述三维模型特征值顶点坐标，生成三维模型的网格结构。

4.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述基于所述三维模型特征值顶点坐标，生成三维模型的网格结构；包括：

根据所述三维模型特征值顶点坐标构建规则多变形纹理网格特征数据；

基于顶点索引、网格索引、法线索引和纹理坐标索引，生成三维模型的网格结构。

5.如权利要求1-4中任一项所述的合成方法，其特征在于，所述三维模型为立体三维多边形模型。