CN111144019B - 一种甲片三维模型的生成方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种甲片三维模型的生成方法及***，涉及图形变换技术领域，包括：获取原始甲片三维模型；统计原始甲片三维模型中各顶点的最小坐标值和最大坐标值；确定控制点数量；根据最小坐标值、最大坐标值和控制点数量，将原始甲片三维模型嵌入三维空间得到若干子空间，并获取控制点原始坐标；根据控制点原始坐标分别计算相邻两控制点之间的跨度值并建立线性映射关系表；根据甲片属性值和线性映射关系表，处理得到各控制点的坐标偏移量；根据控制点原始坐标、控制点偏移坐标和顶点原始坐标，计算得到各顶点的顶点偏移坐标；根据各顶点偏移坐标生成甲片三维模型。本发明节省了大量设计时间和资源，大大解放了劳动力；避免了人为误差。
Description
技术领域
本发明涉及图形变换技术领域，具体涉及一种甲片三维模型的生成方法及***。
背景技术
作为一种新型的整形潮流，美甲这一艺术越来越受众多女性的欢迎。美甲是一种对指甲进行装饰美化的工作，又称甲艺设计。美甲是根据客人的手形、甲形、肤质、服装的色彩和要求，对指甲进行消毒、清洁、护理、保养、修饰美化的过程，具有表现形式多样化的特点。其中甲片的外形设计是美甲设计中最复杂的一道工艺，凝结了设计师的主观创造力。目前来说，甲片的形状种类包含了方形、方圆形、椭圆形、尖形、圆形以及扇形等。
现有的设计往往是通过人为地操纵3D软件工具来实现甲片的外形伸缩变换，其中每块甲片的设计时间为20分钟至40分钟不等，该流程耗费了大量的时间、资源与人力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甲片三维模型的生成方法及***。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种甲片三维模型的生成方法，具体包括以下步骤：
步骤S1，获取预先存储的原始甲片三维模型；
步骤S2，分别统计所述原始甲片三维模型中各顶点的顶点原始坐标，并根据所述顶点原始坐标获取所述原始甲片三维模型在三维方向上的最小坐标值和最大坐标值；
步骤S3，根据需要生成的甲片形状确定可构成所述甲片形状的控制点数量；
步骤S4，根据所述最小坐标值、所述最大坐标值和所述控制点数量，将所述原始甲片三维模型嵌入各所述控制点形成的三维空间得到若干子空间，并获取各所述控制点的控制点原始坐标；
步骤S5，针对每个所述子空间，根据所述控制点原始坐标分别计算相邻两控制点之间在不同坐标方向上的跨度值，并建立所述跨度值与所述原始甲片三维模型对应的甲片属性值之间的线性映射关系表；
步骤S6，根据外部输入的需要生成的甲片三维模型的所述甲片属性值和所述线性映射关系表，处理得到各所述控制点的坐标偏移量，并根据所述控制点原始坐标和所述坐标偏移量计算得到各所述控制点的控制点偏移坐标；
步骤S7，根据所述控制点原始坐标、所述控制点偏移坐标和所述顶点原始坐标，计算得到各所述顶点的顶点偏移坐标；
步骤S8，根据各所述顶点偏移坐标生成所述甲片三维模型。
作为本发明的一种优选方案，所述原始甲片三维模型的存储方式为以stl文件类型存储或以obj文件类型存储。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3中，所述甲片形状为椭圆形，或尖形，或圆形。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S4中，采用FFD算法将所述原始甲片三维模型嵌入各所述控制点形成的三维空间得到若干子空间。
作为本发明的一种优选方案，所述甲片属性值包括甲片弧度，和/或甲片长度，和/或甲片厚度。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S7中，采用以下公式计算得到各所述顶点的顶点偏移坐标：
其中，
Q(u,v,w)用于表示所述顶点偏移坐标；
Pi,j,k用于表示所述控制点偏移坐标；
l、m、n用于表示不同坐标方向上的所述子空间的数量；
用于表示Bernstein多项式；
i、j、k分别表示各个空间维度上的所述控制点。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S8中，采用将各所述顶点偏移坐标以预设文件类型写回的方式生成所述甲片三维模型。
作为本发明的一种优选方案，所述预设文件类型为stl文件类型或obj文件类型。
一种甲片三维模型的生成***，应用以上任意一项所述的甲片三维模型的生成方法，所述甲片三维模型的生成***具体包括：
数据获取模块，用于获取预先存储的原始甲片三维模型；
第一处理模块，连接所述数据获取模块，用于分别统计所述原始甲片三维模型中各顶点的顶点原始坐标，并根据所述顶点原始坐标获取所述原始甲片三维模型在三维方向上的最小坐标值和最大坐标值；
数量确定模块，用于根据需要生成的甲片形状确定可构成所述甲片形状的控制点数量；
第二处理模块，分别连接所述第一处理模块和所述数量确定模块，用于根据所述最小坐标值、所述最大坐标值和所述控制点数量，将所述原始甲片三维模型嵌入各所述控制点形成的三维空间得到若干子空间，并获取各所述控制点的控制点原始坐标；
第三处理模块，连接所述第二处理模块，用于针对每个所述子空间，根据所述控制点原始坐标分别计算相邻两控制点之间在不同坐标方向上的跨度值，并建立所述跨度值与所述原始甲片三维模型对应的甲片属性值之间的线性映射关系表；
第四处理模块，分别连接所述第二处理模块和所述第三处理模块，用于根据外部输入的需要生成的甲片三维模型的所述甲片属性值和所述线性映射关系表，处理得到各所述控制点的坐标偏移量，并根据所述控制点原始坐标和所述坐标偏移量计算得到各所述控制点的控制点偏移坐标；
第五处理模块，分别连接所述第一处理模块、第二处理模块和所述第四处理模块，用于根据所述控制点原始坐标、所述控制点偏移坐标和所述顶点原始坐标，计算得到各所述顶点的顶点偏移坐标；
模型生成模块，连接所述第五处理模块，用于根据各所述顶点偏移坐标生成所述甲片三维模型。
作为本发明的一种优选方案，还包括一人机交互模块，连接所述第四处理模块，用于供用户输入需要生成的所述甲片三维模型的所述甲片属性值。
本发明的有益效果：
1)实现了自动化的甲片设计过程，能基于不同甲片生成满足用户需求的、不同形状的以及不同尺寸的美甲模型，节省了大量的设计时间和资源，大大解放了劳动力；
2)利用了科学的数学公式精准地定位并计算出甲片模型的各类属性值，避免了设计师在通过3D软件工具对甲片模型进行尺度伸缩变换过程中引入的人为误差，实现了精准高效的美甲设计功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例所述的一种甲片三维模型的生成方法的流程示意图。
图2是本发明一实施例所述的一种甲片三维模型的生成方法的原理框图。
图3是本发明一实施例所述的一种甲片三维模型的生成***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
基于现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种甲片三维模型的生成方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤S1，获取预先存储的原始甲片三维模型；
步骤S2，分别统计原始甲片三维模型中各顶点的顶点原始坐标，并根据顶点原始坐标获取原始甲片三维模型在三维方向上的最小坐标值和最大坐标值；
步骤S3，根据需要生成的甲片形状确定可构成甲片形状的控制点数量；
步骤S4，根据最小坐标值、最大坐标值和控制点数量，将原始甲片三维模型嵌入各控制点形成的三维空间得到若干子空间，并获取各控制点的控制点原始坐标；
步骤S5，针对每个子空间，根据控制点原始坐标分别计算相邻两控制点之间在不同坐标方向上的跨度值，并建立跨度值与原始甲片三维模型对应的甲片属性值之间的线性映射关系表；
步骤S6，根据外部输入的需要生成的甲片三维模型的甲片属性值和线性映射关系表，处理得到各控制点的坐标偏移量，并根据控制点原始坐标和坐标偏移量计算得到各控制点的控制点偏移坐标；
步骤S7，根据控制点原始坐标、控制点偏移坐标和顶点原始坐标，计算得到各顶点的顶点偏移坐标；
步骤S8，根据各顶点偏移坐标生成甲片三维模型。
具体地，本实施例中，本发明本发明基于FFD算法，根据需要生成的甲片形状选取合适数量的控制点，使得嵌入空间紧密包含着对应的甲片实体；通过计算不同坐标轴上相邻控制点之间的间距来推理计算出近似的甲片属性值；紧接着根据生成甲片的属性变换需求，逆向计算出每个控制点的相对偏移，求出控制点的最终坐标；根据Bernstein多项式和控制点的最终坐标来计算出甲片中每个点的最终坐标位置，以此实现了甲片的设计过程。上述甲片形状包括但不限于椭圆形，尖形和圆形。上述甲片属性值包括但不限于甲片在不同方向上的甲片弧度，甲片长度和甲片厚度。
进一步具体地，如图2所示，本发明首先准备好原始甲片三维模型，改原始甲片模型优选以stl或obj文件类型存储；随后读取并统计原始甲片三维模型中每个顶点在三维方向(x、y、z)上的最小、最大坐标值；根据所需生成甲片的形状确定合适的控制点数目，优选对于轮廓较平滑的形状，如尖形，可以选取较小的控制点数量；对于轮廓较弯曲、复杂的形状，可以选取较大的控制点数量；基于选取的控制点数量，在不同坐标方向上的控制点数量优选为n×n×n，则以统计好的最小坐标值和最大坐标值，将各控制点形成的嵌入空间均匀地划分成(n-1)×(n-1)×(n-1)个子空间，然后建立控制点在不同坐标方向上的跨度值与原始甲片三维模型真实尺寸之间的线性映射关系，以此来近似地表征每个子空间内的部分模型的甲片属性值，例如弧度、长度、厚度等；用户优选通过交互界面输入所需生成甲片三维模型的属性值，根据变换前后的属性值与上述线性映射关系，计算出控制点的坐标偏移量，以此修改不同子空间内控制点之间的相对坐标位置；保存修改前后的所有控制点坐标和模型顶点的原始坐标，调用Bernstein多项式，计算出变换后模型每个顶点的坐标最后计算得到的每个模型顶点以stl或obj的文件格式写回数据，即实现了自动化的甲片设计过程。
上述Bernstein多项式的计算公式如下：
以控制点数量为3×3×3为例，则上述各顶点偏移坐标优选根据以下公式计算得到：
综上，本发明能基于不同甲片生成满足用户需求的、不同形状的以及不同尺寸的美甲模型，并且在设计过程中摆脱了繁琐的手工操作步骤，实现了自动化的设计过程。设计者仅需在交互界面输入外置参数，无需其他任何的人工设计操作。
作为本发明的一种优选方案，原始甲片三维模型的存储方式为以stl文件类型存储或以obj文件类型存储。
作为本发明的一种优选方案，步骤S3中，甲片形状为椭圆形，或尖形，或圆形。
作为本发明的一种优选方案，步骤S4中，采用FFD算法将原始甲片三维模型嵌入各控制点形成的三维空间得到若干子空间。
作为本发明的一种优选方案，甲片属性值包括甲片弧度，和/或甲片长度，和/或甲片厚度。
作为本发明的一种优选方案，步骤S7中，采用以下公式计算得到各顶点的顶点偏移坐标：
其中，
Q(u,v,w)用于表示顶点偏移坐标；
Pi,j,k用于表示控制点偏移坐标；
l、m、n用于表示不同坐标方向上的子空间的数量；
用于表示Bernstein多项式；
i、j、k分别表示各个空间维度上的所述控制点。
作为本发明的一种优选方案，步骤S8中，采用将各顶点偏移坐标以预设文件类型写回的方式生成甲片三维模型。
作为本发明的一种优选方案，预设文件类型为stl文件类型或obj文件类型。
一种甲片三维模型的生成***，应用以上任意一项的甲片三维模型的生成方法，如图3所示，甲片三维模型的生成***具体包括：
数据获取模块1，用于获取预先存储的原始甲片三维模型；
第一处理模块2，连接数据获取模块1，用于分别统计原始甲片三维模型中各顶点的顶点原始坐标，并根据顶点原始坐标获取原始甲片三维模型在三维方向上的最小坐标值和最大坐标值；
数量确定模块3，用于根据需要生成的甲片形状确定可构成甲片形状的控制点数量；
第二处理模块4，分别连接第一处理模块2和数量确定模块3，用于根据最小坐标值、最大坐标值和控制点数量，将原始甲片三维模型嵌入各控制点形成的三维空间得到若干子空间，并获取各控制点的控制点原始坐标；
第三处理模块5，连接第二处理模块4，用于针对每个子空间，根据控制点原始坐标分别计算相邻两控制点之间在不同坐标方向上的跨度值，并建立跨度值与原始甲片三维模型对应的甲片属性值之间的线性映射关系表；
第四处理模块6，分别连接第二处理模块4和第三处理模块5，用于根据外部输入的需要生成的甲片三维模型的甲片属性值和线性映射关系表，处理得到各控制点的坐标偏移量，并根据控制点原始坐标和坐标偏移量计算得到各控制点的控制点偏移坐标；
第五处理模块7，分别连接第一处理模块2、第二处理模块4和第四处理模块6，用于根据控制点原始坐标、控制点偏移坐标和顶点原始坐标，计算得到各顶点的顶点偏移坐标；
模型生成模块8，连接第五处理模块7，用于根据各顶点偏移坐标生成甲片三维模型。
作为本发明的一种优选方案，还包括一人机交互模块9，连接所述第四处理模块6，用于供用户输入需要生成的所述甲片三维模型的所述甲片属性值。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。
Claims (10)
1.一种甲片三维模型的生成方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1，获取预先存储的原始甲片三维模型；
步骤S2，分别统计所述原始甲片三维模型中各顶点的顶点原始坐标，并根据所述顶点原始坐标获取所述原始甲片三维模型在三维方向上的最小坐标值和最大坐标值；
步骤S3，根据需要生成的甲片形状确定可构成所述甲片形状的控制点数量；
步骤S4，根据所述最小坐标值、所述最大坐标值和所述控制点数量，将所述原始甲片三维模型嵌入各所述控制点形成的三维空间得到若干子空间，并获取各所述控制点的控制点原始坐标；
步骤S5，针对每个所述子空间，根据所述控制点原始坐标分别计算相邻两控制点之间在不同坐标方向上的跨度值，并建立所述跨度值与所述原始甲片三维模型对应的甲片属性值之间的线性映射关系表；
步骤S6，根据外部输入的需要生成的甲片三维模型的所述甲片属性值和所述线性映射关系表，处理得到各所述控制点的坐标偏移量，并根据所述控制点原始坐标和所述坐标偏移量计算得到各所述控制点的控制点偏移坐标；
步骤S7，根据所述控制点原始坐标、所述控制点偏移坐标和所述顶点原始坐标，计算得到各所述顶点的顶点偏移坐标；
步骤S8，根据各所述顶点偏移坐标生成所述甲片三维模型。
2.根据权利要求1所述的甲片三维模型的生成方法，其特征在于，所述原始甲片三维模型的存储方式为以stl文件类型存储或以obj文件类型存储。
3.根据权利要求1所述的甲片三维模型的生成方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述甲片形状为椭圆形，或尖形，或圆形。
4.根据权利要求1所述的甲片三维模型的生成方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用FFD算法将所述原始甲片三维模型嵌入各所述控制点形成的三维空间得到若干子空间。
5.根据权利要求1所述的甲片三维模型的生成方法，其特征在于，所述甲片属性值包括甲片弧度，和/或甲片长度，和/或甲片厚度。
6.根据权利要求1所述的甲片三维模型的生成方法，其特征在于，所述步骤S7中，采用以下公式计算得到各所述顶点的顶点偏移坐标：
其中，
Q(u,v,w)用于表示所述顶点偏移坐标；
Pi,j,k用于表示所述控制点偏移坐标；
l、m、n用于表示不同坐标方向上的所述子空间的数量；
用于表示Bernstein多项式；
i、j、k分别表示各个空间维度上的所述控制点。
7.根据权利要求1所述的甲片三维模型的生成方法，其特征在于，所述步骤S8中，采用将各所述顶点偏移坐标以预设文件类型写回的方式生成所述甲片三维模型。
8.根据权利要求7所述的甲片三维模型的生成方法，其特征在于，所述预设文件类型为stl文件类型或obj文件类型。
9.一种甲片三维模型的生成***，其特征在于，应用如权利要求1-8中任意一项所述的甲片三维模型的生成方法，所述甲片三维模型的生成***具体包括：
数据获取模块，用于获取预先存储的原始甲片三维模型；
第一处理模块，连接所述数据获取模块，用于分别统计所述原始甲片三维模型中各顶点的顶点原始坐标，并根据所述顶点原始坐标获取所述原始甲片三维模型在三维方向上的最小坐标值和最大坐标值；
数量确定模块，用于根据需要生成的甲片形状确定可构成所述甲片形状的控制点数量；
第二处理模块，分别连接所述第一处理模块和所述数量确定模块，用于根据所述最小坐标值、所述最大坐标值和所述控制点数量，将所述原始甲片三维模型嵌入各所述控制点形成的三维空间得到若干子空间，并获取各所述控制点的控制点原始坐标；
第三处理模块，连接所述第二处理模块，用于针对每个所述子空间，根据所述控制点原始坐标分别计算相邻两控制点之间在不同坐标方向上的跨度值，并建立所述跨度值与所述原始甲片三维模型对应的甲片属性值之间的线性映射关系表；
第四处理模块，分别连接所述第二处理模块和所述第三处理模块，用于根据外部输入的需要生成的甲片三维模型的所述甲片属性值和所述线性映射关系表，处理得到各所述控制点的坐标偏移量，并根据所述控制点原始坐标和所述坐标偏移量计算得到各所述控制点的控制点偏移坐标；
第五处理模块，分别连接所述第一处理模块、第二处理模块和所述第四处理模块，用于根据所述控制点原始坐标、所述控制点偏移坐标和所述顶点原始坐标，计算得到各所述顶点的顶点偏移坐标；
模型生成模块，连接所述第五处理模块，用于根据各所述顶点偏移坐标生成所述甲片三维模型。
10.根据权利要求9所述的甲片三维模型的生成***，其特征在于，还包括一人机交互模块，连接所述第四处理模块，用于供用户输入需要生成的所述甲片三维模型的所述甲片属性值。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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