技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域，尤其涉及一種構(gòu)建三維物體的方法及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通常情況下，人們借助傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Computer Aided Design，CAD系統(tǒng))，按照WIMP模式(視窗Windows，圖標(biāo)Icon，菜單Menu，鼠標(biāo)Pointer)生成物體三維幾何模型，首先用戶需要從CAD系統(tǒng)的用戶交互界面的菜單、面板或者圖標(biāo)中選取不同的繪制工具，并在交互窗口中選擇要繪制物體的各種參數(shù)，最后通過(guò)點(diǎn)擊、拖拽等一系列操作選擇物體的繪制位置、大小比例等，完成三維物體的繪制。雖然CAD系統(tǒng)能夠提供強(qiáng)大的三維物體設(shè)計(jì)和編輯能力，但是操作比較復(fù)雜，只有對(duì)于設(shè)計(jì)系統(tǒng)中繁雜菜單非常熟悉的專(zhuān)業(yè)人員才能很好地完成設(shè)計(jì)，同時(shí)，使用這種操作系統(tǒng)完成三維物體繁瑣費(fèi)時(shí)，即使設(shè)計(jì)一個(gè)比較簡(jiǎn)單的物體也需要比較長(zhǎng)時(shí)間。

隨著電腦技術(shù)、三維采集設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，近幾年來(lái)，人們提出一種新的構(gòu)思：利用簡(jiǎn)單易畫(huà)的二維線畫(huà)圖(即草圖)重構(gòu)三維物體，并開(kāi)發(fā)出新的CAD系統(tǒng)采用SBIM模式(sketch-based interfaces for modeling，基于用戶草圖繪制的三維建模)重構(gòu)三維物體，其中，所述草圖就是二維線畫(huà)圖，這類(lèi)操作界面簡(jiǎn)單易懂，用戶只需繪制出與三維物體對(duì)應(yīng)的二維線畫(huà)圖(草圖)，系統(tǒng)就可以自動(dòng)生成用戶所需的三維模型，由于同一個(gè)二維線畫(huà)圖對(duì)應(yīng)著無(wú)窮多個(gè)三維物體，所以這類(lèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于如何從用戶給出的二維線畫(huà)圖中重構(gòu)出用戶所需要的三維物體。傳統(tǒng)的做法是將線畫(huà)圖重構(gòu)三維物體建立為一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，利用最優(yōu)化方法找到符合人類(lèi)視覺(jué)感知的三維物體，但傳統(tǒng)的該類(lèi)系統(tǒng)只能處理簡(jiǎn)單的或部分復(fù)雜的線畫(huà)圖，當(dāng)處理的線畫(huà)圖較為復(fù)雜或非常復(fù)雜時(shí)，系統(tǒng)會(huì)因解空間的急劇膨脹而陷入局部最優(yōu)，導(dǎo)致三維重構(gòu)不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種構(gòu)建三維物體的方法及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)二維線畫(huà)圖進(jìn)行處理，分割出更加簡(jiǎn)單的、符合視覺(jué)感知規(guī)律的子線畫(huà)圖，高效準(zhǔn)確地完成三維物體的重建。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種構(gòu)建三維物體的方法，包括：獲取二維線畫(huà)圖；將所述二維線畫(huà)圖分割為多個(gè)子線畫(huà)圖；分別對(duì)每個(gè)子線畫(huà)圖進(jìn)行三維重構(gòu)；將所述子線畫(huà)圖的三維重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行重組得到三維物體，其特征在于，所述將所述二維線畫(huà)圖分割為多個(gè)子線畫(huà)圖，具體包括：

提取所述二維線畫(huà)圖的表面，其中，所述表面為所述二維線畫(huà)圖中處于同一平面的邊圍成的區(qū)域，為凸面或凹面；

若所述二維線畫(huà)圖包含凹面，則根據(jù)預(yù)設(shè)策略，在二維線畫(huà)圖上添加輔助頂點(diǎn)，以及，輔助邊，獲取擴(kuò)展的二維線畫(huà)圖；

根據(jù)所述擴(kuò)展的二維線畫(huà)圖，獲取所述二維線畫(huà)圖的分割面；

根據(jù)所述分割面對(duì)所述二維線畫(huà)圖進(jìn)行分割，獲取所述二維線畫(huà)圖的多個(gè)子線畫(huà)圖。

在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面，所述若所述二維線畫(huà)圖包含凹面，則根據(jù)預(yù)設(shè)策略，在二維線畫(huà)圖上添加輔助頂點(diǎn)，以及，輔助邊，獲取擴(kuò)展的二維線畫(huà)圖，包括：

分別在所述二維線畫(huà)圖的每個(gè)凹面上，增加第一類(lèi)輔助邊，其中，所述第一類(lèi)輔助邊平行于所述凹面的任一邊，所述第一類(lèi)輔助邊的一個(gè)端點(diǎn)為所述凹面的凹點(diǎn)，所述第一類(lèi)輔助邊的另一端點(diǎn)為輔助頂點(diǎn)，所述輔助頂點(diǎn)為與所述凹面的邊與所述第一類(lèi)輔助線的交點(diǎn)；

遍歷所述二維線畫(huà)圖的凸面；

若存在第一凸面的不相鄰的兩個(gè)邊上，分別包含所述輔助頂點(diǎn)，則在所述第一凸面上增加第二類(lèi)輔助邊，其中，所述第二類(lèi)輔助邊的兩個(gè)端點(diǎn)分別為所述第一凸面的不相鄰的兩個(gè)邊上的輔助頂點(diǎn)。

在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面，所述若所述二維線畫(huà)圖包含凹面，則根據(jù)預(yù)設(shè)策略，在二維線畫(huà)圖上添加輔助頂點(diǎn)，以及，輔助邊，獲取擴(kuò)展的二維線畫(huà)圖，包括:

若存在第一凹面，所述第一凹面包含共線邊，則在所述第一凹面上增加第三類(lèi)輔助邊，其中，所述第三類(lèi)輔助邊為所述第一凹面的共線邊之間的連線。

在第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述根據(jù)所述擴(kuò)展的二維線畫(huà)圖，獲取所述二維線畫(huà)圖的分割面，包括：

遍歷所述擴(kuò)展的二維線畫(huà)圖中的邊；

若存在第一邊的兩頂點(diǎn)中至少一個(gè)頂點(diǎn)的度不小于4，則將所述第一邊歸入第一邊集合；

對(duì)所述第一邊集合中的每一個(gè)邊，分別采用深度優(yōu)先搜索算法獲取從所述邊的一端點(diǎn)到所述邊的另一端點(diǎn)的回路；