專利名稱：基于遺傳操作的三維模型生成方法
基于遺傳操作的三維模型生成方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于計算機圖像學領(lǐng)域，尤其涉及一種基于遺傳操作的三維模型生成方 法。
背景技術(shù)：
三維建模是當前計算機圖形學領(lǐng)域的難點之一。如何根據(jù)已有三維模型，自動生 成新的三維模型，是解決三維建模，豐富現(xiàn)有三維模型數(shù)據(jù)集的重要途徑。
現(xiàn)有的自動生成三維模型的方法主要包括過程式建模和結(jié)構(gòu)保持形變兩個方法。 過程式建模方法的主要缺點是需要由用戶定義用于生成三維模型的形狀語法。形狀語法通 常由若干個產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成一個語法系統(tǒng)。而且，人造物體的結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)與 物體功能密切關(guān)聯(lián)，因而定義用于生成人造物體三維模型的形狀語法非常困難，特別是對 于普通用戶而言，更是難以完成。盡管現(xiàn)在有基于若干輸入樣例自動生成形狀語法的方法， 即逆向過程建模，但是這類方法目前還只能適用于植物、裝飾圖案等，不能用于結(jié)構(gòu)與功能 關(guān)聯(lián)較強的人造物體；另一類方法是結(jié)構(gòu)保持形變，該方法的缺點是主要通過形變(部件 比例縮放、位移等)來生成三維模型的新的變種，但是無法生成新的結(jié)構(gòu)。
生物學中的遺傳保證了物種的相對穩(wěn)定性及多樣性，將遺傳學中的變異遺傳應(yīng)用 于三維模型的生成尚未見類似的報道。發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對現(xiàn)有三維模型生成方法存在的缺陷，提供一種基于遺傳操作 的三維模型生成方法。
一種基于遺傳操作的三維模型生成方法，包括下述步驟
輸入三維模型集合；從所述三維模型集合中任意選取一個三維模型，記為三維模 型M1 ;從所述三維模型M1中隨機選取I個部件，記為部件P1 ;基于部件P1,計算除所述三維 模型M1以外的所有三維模型的部件與部件P1的對應(yīng)值；收集與部件P1之間的對應(yīng)值大于 O. 9的部件，構(gòu)成P1的對應(yīng)部件集合；對所述對應(yīng)部件集合中的每個部件計算最小包圍盒， 得到部件P1的對應(yīng)部件最小包圍盒集合，所述最小包圍盒為包含部件的體積最小的長方 體；依據(jù)Pl的對應(yīng)部件最小包圍盒集合，計算所述部件P1的允許形變范圍；基于所述允許 形變范圍，對所述部件P1進行形變；將所述形變擴散到所述三維模型M1的其他部件得到新 的三維模型。
在本發(fā)明提供的實施例中，其中，輸入三維模型集合，包括下述步驟
計算所述三維模型集合中的所有三維模型的中心；平移所述的中心，使所有三維 模型的中心重合，并將重合后的中心作為坐標系原點。
在本發(fā)明提供的實施例中，其中，基于部件P1，計算除所述三維模型M1以外的所有 三維模型的部件與部件P1的對應(yīng)值，采用下述構(gòu)造公式計算
權(quán)利要求
1.一種基于遺傳操作的三維模型生成方法，其特征在于，包括下述步驟 輸入三維模型集合； 從所述三維模型集合中任意選取一個三維模型，記為三維模型M1 ； 從所述三維模型M1中隨機選取I個部件，記為部件P1 ； 基于部件P1，計算除所述三維模型M1以外的所有三維模型的部件與部件P1的對應(yīng)值； 收集與部件P1之間的對應(yīng)值大于O. 9的部件，構(gòu)成P1的對應(yīng)部件集合； 對所述對應(yīng)部件集合中的每個部件計算最小包圍盒，得到部件P1的對應(yīng)部件最小包圍盒集合，所述最小包圍盒為包含部件的體積最小的長方體； 依據(jù)P1的對應(yīng)部件最小包圍盒集合，計算所述部件P1的允許形變范圍； 基于所述允許形變范圍，對所述部件P1進行形變； 將所述形變擴散到所述三維模型M1的其他部件得到新的三維模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳操作的三維模型生成方法，其特征在于，其中，輸入三維模型集合，包括下述步驟 計算所述三維模型集合中的所有三維模型的中心； 平移所述的中心，使所有三維模型的中心重合，并將重合后的中心作為坐標系原點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳操作的三維模型生成方法，其特征在于，其中，基于部件P1，計算除三維模型M1以外的所有三維模型的部件與部件P1的對應(yīng)值，采用如下構(gòu)造公式計算 C12 = Dh(BvB2) = max{max min d{x, y), max min d(x, y)} 式中，B1和B2分別是部件P1和部件P2的最小包圍盒，所述最小包圍盒為包含部件的體積最小的長方體，Dh是上述兩個長方體之間的Hausdorff距離，x和y為最小包圍盒的頂點，d代表三維空間歐式距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳操作的三維模型生成方法，其特征在于，其中，依據(jù)所述最小包圍盒，計算所述部件P1的允許形變范圍，包括下述步驟 為所述部件P1的對應(yīng)部件最小包圍盒集合中的每個最小包圍盒賦予一個六維向量作為描述符dB，所述描述符dB對應(yīng)于六維描述符空間中的一個數(shù)據(jù)點，所述最小包圍盒集合對應(yīng)的數(shù)據(jù)點組成點集D ; 對所述點集D做主元分析，并選取分析得到的最大的兩個特征值所對應(yīng)的特征向量作為兩個坐標軸，記為ai，a2 ; 以a1; a2為坐標軸構(gòu)建一個二維平面π ； 將所述點集D的所有數(shù)據(jù)點垂直投影至所述二維平面π上，得到投影點集合N; 計算所述投影點集合N的平均值得到中心點e ； 計算所述投影點集合N中的所有投影點在以中心點e為原點，所述坐標軸a1;a2為坐標軸的二維坐標系上的坐標，其中，所述投影點集合N中的每個投影點n，采用如下構(gòu)造公式計算每個投影點η在&1、a2兩個坐標軸上的坐標Ii1 = (p-e) · B1Π2 — (P_Θ) · 3-2 上述式中“ · ”代表矢量點積；計算所述投影點集合N中所有點的在上述兩個坐標軸a” a2上的坐標叫、n2絕對值的最大值，并分別記為a, b ； 以所述中心點e為圓點，以所述a和b為軸，在所述二維平面π上構(gòu)建橢圓， x2/a2+y2/b2 = I ； 在所述橢圓內(nèi)進行二維高斯采樣，得到采樣點f，坐標為(fx，fy); 計算所述采樣點f對應(yīng)的描述符df，其中所述描述符df計算方法為df = J^ajfya2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于遺傳操作的三維模型生成方法,其特征在于,所述描述符dB為六維向量，所述六維向量定義如下，dg( χ ty， ζ，Ss j Sy，Sz)， 上述式中，tx，ty，tz為所述最小包圍盒的中心在全局坐標系中的三維坐標位置，Sx, Sy,Sz為所述最小包圍盒沿Xyz三個方向上的大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于遺傳操作的三維模型生成方法，包括下述步驟輸入三維模型集合；從三維模型集合中任意選取一個三維模型，記為三維模型M1；從三維模型M1中隨機選取1個部件，記為部件P1；基于部件P1，計算除三維模型M1以外的三維模型的部件與部件P1的對應(yīng)值；收集與部件P1之間的對應(yīng)值大于0.9的部件，構(gòu)成P1的對應(yīng)部件集合；對對應(yīng)部件集合中的每個部件計算最小包圍盒，得到部件P1的對應(yīng)部件最小包圍盒集合；依據(jù)最小包圍盒集合，計算部件P1的允許形變范圍；基于允許形變范圍，對部件P1進行形變；將形變擴散到三維模型M1的其他部件得到新的三維模型。本發(fā)明利用了變異遺傳的優(yōu)點，方法簡單，豐富了三維模型數(shù)據(jù)集。
文檔編號G06T17/00GK102999941SQ20121045433
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者徐凱, 陳寶權(quán) 申請人:中國科學院深圳先進技術(shù)研究院