CN113436350A - 一种三维模型生成方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三维模型生成方法及***，其包括如下步骤：S1、构建标准件的云模型库；S2、在某一位姿下获取目标实物的三维数据，并进行筛选；S3、将某一位姿下满足预设条件的目标实物三维数据与标准件的云模型库进行匹配；S4、在下一位姿下获取目标实物的三维数据，并根据该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据对目标实物的三维模型进行拼接和/或补全；以及S5、根据所述预设条件对完善后的目标实物的三维数据进行筛选。本申请其可基于标准件云模型库完成对目标实物的快速三维建模，由此大幅度提高三维建模的速率，并且保证三维模型与实物相符，进一步减少建模周期，扩展其应用范围。

Description

一种三维模型生成方法及***
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种三维模型生成方法及***。
背景技术
在医疗、建筑、电子游戏以及构建基于VR(虚拟现实)/AR(增强现实)技术的虚拟场景等领域，三维模型都有着广泛应用前景。目前获取物体三维模型多通过扫描现实物体的深度图像，再通过三维建模工具对深度图像进行处理，构建得到现实物体的三维模型。
但上述方法存在如下缺点：1、需针对单个实物进行扫描，然后进行三维建模，其建模周期很长；2、若无法全方位对实物进行扫描，则导致最终建模获得的三维模型跟实物存在较大偏差，再将其运用到具体领域时无法取得预期效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维模型生成方法及***，其可基于标准件云模型库完成对目标实物的快速三维建模，由此大幅度提高三维建模的速率，并且保证三维模型与实物相符，进一步减少建模周期，扩展其应用范围。
一方面，本发明提供一种三维模型生成方法，其包括如下步骤：
S1、获取标准件的三维模型，且根据标准件的三维模型构建标准件的云模型库；
S2、在某一位姿下获取目标实物的三维数据，并根据预设条件对所述三维数据进行筛选，若该位姿下目标实物的三维数据符合预设条件，则进入下一步，若不符合预设条件，则在另一位姿下重新获取目标实物的三维数据，并再次根据预设条件对重新获取的三维数据进行筛选，直至在某一位姿下获得的目标实物的三维数据满足预设条件后进入下一步；
S3、将某一位姿下满足预设条件的目标实物三维数据与标准件的云模型库进行匹配；且若所述目标实物的三维数据与标准件的云模型库中任一标准件的三维模型数据均不匹配，则进入下一步；
S4、在下一位姿下获取目标实物的三维数据，并根据该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据对目标实物的三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维数据；
以及S5、根据所述预设条件对完善后的目标实物的三维数据进行筛选。
优选的，步骤S1中，获取标准件的三维模型的方法包括：对标准件进行三维扫描，获取标准件的三维图像信息，再采用三维建模工具构建三维模型，或者，直接从已有的数据库中调取标准件的三维模型。
优选的，步骤S2中，所述三维数据包括：目标实物的表面纹理、颜色、采集点、深度、种类、空间位置三维数据等中的一项或几项。
优选的，步骤S4中，“将该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据进行拼接和/或补全”的过程包括：
根据当前位姿下目标实物的三维数据获取当前位姿下目标实物的三维模型，并将其划分为若干个单元格，以及根据上一位姿下目标实物的三维数据获取上一位姿下目标实物的三维模型，并将其划分为若干个单元格；
将当前位姿下目标实物的三维模型的单元格与上一位姿下目标实物的三维模型的单元格进行对比，以获得两组三维模型之间的差异，且确定当前位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域，以及上一位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域；
分别获取当前位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域中每个单元格的特征及邻近块之间的曲率，以及分别获取上一位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域中每个单元格的特征及邻近块之间的曲率，并根据两组三维模型差异对应区域中的单元格的特征及邻近块之间的曲率将上述两组三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维模型，其对应的三维数据即为完善后的目标实物的三维数据。
优选的，所述差异包括：单元格的颜色、深度、强度等中的一项或几项。
优选的，步骤S5还包括：若完善后的目标实物的三维数据符合所述预设条件，则输出所述完善后的目标实物的三维模型，同时将完善后的目标实物的三维模型上传至标准件的云模型库中。
优选的，所述标准件包括各种用于建筑/制造领域的标准工件。
优选的，所述标准件包括汽车零部件。
还提供一种实现上述三维模型生成方法的三维建模***，其包括：
云模型库，其用于存储标准件的三维模型；
三维数据获取单元，其用于在不同位姿下获取目标实物的三维数据；
三维数据筛选单元，其连接所述三维数据获取单元，用于根据预设条件对目标实物的三维数据进行筛选；
模型匹配单元，其连接所述三维数据筛选单元，用于将通过筛选的、满足预设条件的目标实物三维数据与标准件的云模型库进行匹配，且当所述目标实物的三维数据与标准件的云模型库中某一标准件的三维模型数据匹配时，直接输出该标准件的三维模型，将其作为目标实物的三维模型；
以及模型补充单元，其连接所述三维数据筛选单元以及所述模型匹配单元，用于根据未通过筛选的目标实物三维数据对目标实物的三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维模型，且根据所述预设条件对完善后的目标实物的三维数据进行筛选。
优选的，当完善后的目标实物的三维数据符合所述预设条件时，所述模型匹配单元输出所述完善后的目标实物的三维模型。
本发明的有益效果有：
本申请通过先建立标准件云模型库，将其与目标实物三维数据进行比对，若目标实物三维数据与标准件云模型库匹配，则直接输出该标准件的三维模型，将其作为目标实物的三维模型，若不匹配，则根据不同位姿下目标实物的三维数据对目标实物的三维模型进行智能补全，由此大幅度提高三维建模的速率，并且及时将获取的实物三维模型上传标准件云模型库，以供后续直接调用，进一步减少建模周期，扩展其应用范围。
附图说明
图1是本发明中三维模型生成方法的流程图；
图2是本发明中拼接和/或补全三维模型的效果示意图；
图3是本发明中三维模型生成***的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供的三维模型生成方法包括如下步骤：
S1、获取标准件的三维模型，且根据标准件的三维模型构建标准件的云模型库；其中，所述标准件包括各种用于建筑、制造等领域的标准工件，例如汽车零部件、构件等，获取标准件的三维模型的方法包括：对标准件进行三维扫描，获取标准件的三维图像信息，再采用三维建模工具构建三维模型，或者，直接从已有的数据库中调取标准件的三维模型；
S2、在某一位姿(即初始位姿)下获取目标实物的三维数据，并根据预设条件对所述三维数据进行筛选，若该位姿下目标实物的三维数据符合预设条件，则进入下一步，若该位姿下目标实物的三维数据不符合预设条件，则在另一位姿下重新获取目标实物的三维数据，并再次根据预设条件对重新获取的三维数据进行筛选，如此反复，直至在某一位姿下获得的目标实物的三维数据满足预设条件后进入下一步；
其中，所述目标实物包括各种用于建筑、制造等领域的工件，且可通过三维扫描仪等工具对目标实物进行扫描，以获取目标实物的三维数据，同时，所述三维数据包括：目标实物的表面纹理、颜色、采集点、深度、种类、空间位置三维数据等中的一项或几项，且所述预设条件包括：深度达到预定值、颜色和纹理近似等；
S3、将某一位姿下满足预设条件的目标实物三维数据与标准件的云模型库进行匹配；
若所述目标实物的三维数据与标准件的云模型库中某一标准件的三维模型数据匹配，则直接输出该标准件的三维模型，将其作为目标实物的三维模型；
若所述目标实物的三维数据与标准件的云模型库中任一标准件的三维模型数据均不匹配，则说明该位姿下所述目标实物的三维数据不全，则进入下一步；
S4、在下一位姿下获取目标实物的三维数据，并根据该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据对目标实物的三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维数据；
本实施例中，如图2所示，“将该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据进行拼接和/或补全”的过程包括：
根据当前位姿下目标实物的三维数据获取当前位姿下目标实物的三维模型，并将其划分为若干个单元格1，以及根据上一位姿下目标实物的三维数据获取上一位姿下目标实物的三维模型，并将其划分为若干个单元格2；
将当前位姿下目标实物的三维模型的单元格1与上一位姿下目标实物的三维模型的单元格2进行对比，以获得两组三维模型之间的差异，且确定当前位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域，以及上一位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域；所述差异包括：单元格的颜色、深度、强度等中的一项或几项；
分别获取当前位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域中每个单元格1的特征及邻近块之间的曲率，以及分别获取上一位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域中每个单元格2的特征及邻近块之间的曲率，并根据两组三维模型差异对应区域中的单元格的特征及邻近块之间的曲率，通过逐级递归补充等方式将上述两组三维模型进行拼接和/或补全(如补充完成图2中的部分3和部分4)，以获得完善后的目标实物的三维模型，其对应的三维数据即为完善后的目标实物的三维数据；
S5、根据所述预设条件对完善后的目标实物的三维数据进行筛选；
若完善后的目标实物的三维数据符合所述预设条件，则输出所述完善后的目标实物的三维模型，同时将完善后的目标实物的三维模型上传至标准件的云模型库中，以对标准件云模型库进行补充、更新，便与后续直接调用；
若完善后的目标实物的三维数据不符合预设条件，则重复步骤S2-S5。
由此，本实施例的三维模型生成方法可基于标准件云模型库完成对目标实物的快速三维建模，即，经过比对后，若目标实物三维数据与标准件云模型库匹配，则直接输出该标准件的三维模型，将其作为目标实物的三维模型，若不匹配，则根据不同位姿下目标实物的三维数据对目标实物的三维模型进行智能补全，由此大幅度提高三维建模的速率，并且保证三维模型与实物相符，并及时将获取的实物三维模型上传标准件云模型库，以供后续直接调用，进一步减少建模周期，扩展其应用范围。
实施例2：
本实施例提供了一种实现实施例1所述三维模型生成方法的三维建模***，如图3所示，其包括：
云模型库100，其用于存储标准件的三维模型；
三维数据获取单元200，其用于在不同位姿下获取目标实物的三维数据；
三维数据筛选单元300，其连接所述三维数据获取单元200，用于根据预设条件对目标实物的三维数据进行筛选；
模型匹配单元400，其连接所述三维数据筛选单元300，用于将通过筛选的、满足预设条件的目标实物三维数据与标准件的云模型库进行匹配，且当所述目标实物的三维数据与标准件的云模型库中某一标准件的三维模型数据匹配时，直接输出该标准件的三维模型，将其作为目标实物的三维模型；
以及模型补充单元500，其连接所述三维数据筛选单元300以及所述模型匹配单元400，用于根据未通过筛选的目标实物三维数据对目标实物的三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维模型，且根据所述预设条件对完善后的目标实物的三维数据进行筛选，且当完善后的目标实物的三维数据符合所述预设条件时，所述模型匹配单元400输出所述完善后的目标实物的三维模型；优选的，完成拼接和/或补全的步骤与实施例1中“将该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据进行拼接和/或补全”的过程相同，在此不再赘诉。
综上所述，本发明可基于标准件云模型库完成对目标实物的快速三维建模，即，经过比对后，若目标实物三维数据与标准件云模型库匹配，则直接输出该标准件的三维模型，将其作为目标实物的三维模型，若不匹配，则根据不同位姿下目标实物的三维数据对目标实物的三维模型进行智能补全，由此大幅度提高三维建模的速率，并且保证三维模型与实物相符，并及时将获取的实物三维模型上传标准件云模型库，以供后续直接调用，进一步减少建模周期，扩展其应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种三维模型生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取标准件的三维模型，且根据标准件的三维模型构建标准件的云模型库；
S2、在某一位姿下获取目标实物的三维数据，并根据预设条件对所述三维数据进行筛选，若该位姿下目标实物的三维数据符合预设条件，则进入下一步，若不符合预设条件，则在另一位姿下重新获取目标实物的三维数据，并再次根据预设条件对重新获取的三维数据进行筛选，直至在某一位姿下获得的目标实物的三维数据满足预设条件后进入下一步；
S3、将某一位姿下满足预设条件的目标实物三维数据与标准件的云模型库进行匹配；且若所述目标实物的三维数据与标准件的云模型库中任一标准件的三维模型数据均不匹配，则进入下一步；
S4、在下一位姿下获取目标实物的三维数据，并根据该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据对目标实物的三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维数据；
以及S5、根据所述预设条件对完善后的目标实物的三维数据进行筛选。
2.如权利要求1所述的三维模型生成方法，其特征在于，步骤S1中，获取标准件的三维模型的方法包括：对标准件进行三维扫描，获取标准件的三维图像信息，再采用三维建模工具构建三维模型，或者，直接从已有的数据库中调取标准件的三维模型。
3.如权利要求1所述的三维模型生成方法，其特征在于，步骤S2中，所述三维数据包括：目标实物的表面纹理、颜色、采集点、深度、种类、空间位置三维数据等中的一项或几项。
4.如权利要求1所述的三维模型生成方法，其特征在于，步骤S4中，“将该位姿下的目标实物的三维数据与上一位姿下的目标实物的三维数据进行拼接和/或补全”的过程包括：
根据当前位姿下目标实物的三维数据获取当前位姿下目标实物的三维模型，并将其划分为若干个单元格，以及根据上一位姿下目标实物的三维数据获取上一位姿下目标实物的三维模型，并将其划分为若干个单元格；
将当前位姿下目标实物的三维模型的单元格与上一位姿下目标实物的三维模型的单元格进行对比，以获得两组三维模型之间的差异，且确定当前位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域，以及上一位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域；
分别获取当前位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域中每个单元格的特征及邻近块之间的曲率，以及分别获取上一位姿下目标实物的三维模型上与所述差异对应的区域中每个单元格的特征及邻近块之间的曲率，并根据两组三维模型差异对应区域中的单元格的特征及邻近块之间的曲率将上述两组三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维模型，其对应的三维数据即为完善后的目标实物的三维数据。
5.如权利要求4所述的三维模型生成方法，其特征在于，所述差异包括：单元格的颜色、深度、强度等中的一项或几项。
6.如权利要求1所述的三维模型生成方法，其特征在于，步骤S5还包括：若完善后的目标实物的三维数据符合所述预设条件，则输出所述完善后的目标实物的三维模型，同时将完善后的目标实物的三维模型上传至标准件的云模型库中。
7.如权利要求1所述的三维模型生成方法，其特征在于，所述标准件包括各种用于建筑/制造领域的标准工件。
8.如权利要求7所述的三维模型生成方法，其特征在于，所述标准件包括汽车零部件。
9.一种实现权利要求1-8任一项所述三维模型生成方法的三维建模***，其特征在于，包括：
云模型库，其用于存储标准件的三维模型；
三维数据获取单元，其用于在不同位姿下获取目标实物的三维数据；
三维数据筛选单元，其连接所述三维数据获取单元，用于根据预设条件对目标实物的三维数据进行筛选；
模型匹配单元，其连接所述三维数据筛选单元，用于将通过筛选的、满足预设条件的目标实物三维数据与标准件的云模型库进行匹配，且当所述目标实物的三维数据与标准件的云模型库中某一标准件的三维模型数据匹配时，直接输出该标准件的三维模型，将其作为目标实物的三维模型；
以及模型补充单元，其连接所述三维数据筛选单元以及所述模型匹配单元，用于根据未通过筛选的目标实物三维数据对目标实物的三维模型进行拼接和/或补全，以获得完善后的目标实物的三维模型，且根据所述预设条件对完善后的目标实物的三维数据进行筛选。
10.如权利要求9所述的***，其特征在于，当完善后的目标实物的三维数据符合所述预设条件时，所述模型匹配单元输出所述完善后的目标实物的三维模型。
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