3d智能建模方法和系統(tǒng)及3d模型柔性制造系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D智能建模方法和系統(tǒng)及3D模型柔性制造系統(tǒng)。該方法通過對單張照片或圖片轉(zhuǎn)換為二維陰影圖片，并在構(gòu)造三維模型后將二維陰影圖片信息隱藏在三維模型中，可以使得隱藏二維陰影信息的三維模型通過光照的角度投射呈現(xiàn)的陰影為原始圖片或照片的形狀，并可以利用累加、拼接、拉伸以及擠壓等方法實現(xiàn)3D智能建模。該3D模型柔性制造系統(tǒng)，使用戶完整體驗3D建模和3D打印過程；為用戶提供創(chuàng)建、保存、傳輸以及管理其3D建模兼容數(shù)據(jù)，保證其隨時隨地可以進行3D打印，實現(xiàn)3D模型柔性制造。
【專利說明】3D智能建模方法和系統(tǒng)及3D模型柔性制造系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機圖形學(xué)以及柔性制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種3D智能建模方法 和系統(tǒng)及3D模型柔性制造系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)發(fā)展的不斷進步，3D智能數(shù)字化與3D打印技術(shù)不斷融合，并且飛速發(fā) 展。其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，近年來，三維建模在地理信息、城市建筑、機械電子、醫(yī)療和 航空航天等工業(yè)工程領(lǐng)域的實際制造生產(chǎn)過程中發(fā)揮了巨大的作用；尤其是，3D建模與3D 打印的不斷兼容和技術(shù)發(fā)展，使得3D智能數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用越來越完善，實現(xiàn)了利用"虛擬" 再造"現(xiàn)實"的嶄新境界，并且逐漸從工業(yè)工程應(yīng)用領(lǐng)域擴展到生活領(lǐng)域，一方面，使得人們 的日常生活越來越便捷、直觀和高效，另一方面，使得傳統(tǒng)藝術(shù)創(chuàng)作與文化有了一個新的發(fā) 展方向。
[0003] 在3D打印民用生活領(lǐng)域，主要有以下幾方面應(yīng)用：3D照相館，用戶可以在3D照相 館中體驗3D打印過程，但是缺少了體驗3D建模的過程，體驗過程不完整，此外3D照相館缺 少簡單的自由建模工具，且建造模型數(shù)據(jù)單一，并非自由建模；模型3D打印體驗店，用戶可 以在模型3D打印體驗店中體驗3D打印過程，但是其缺點同樣是用戶缺少了體驗3D建模的 過程，體驗過程不完整，同時，該解決方案的3D模型數(shù)據(jù)并非兼容用戶所有，無法體現(xiàn)3D打 印的高度個性化定制模型的優(yōu)點；3D打印云服務(wù)，用戶需要給3D打印云服務(wù)提供自己的三 維模型，但是三維模型數(shù)據(jù)的生成往往需要專業(yè)軟件的創(chuàng)建，這對于普通用戶很難實現(xiàn)，因 此3D打印云服務(wù)不能廣泛地面向大眾用戶群。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有的3D建模與3D打印存在體驗服務(wù)過程不完整、3D模型數(shù)據(jù)不兼 容以及3D打印云服務(wù)不能廣泛地面向大眾用戶等問題，提供一種3D智能建模方法，通過對 單張照片或圖片轉(zhuǎn)換為二維陰影圖片，并在構(gòu)造三維模型后將二維陰影圖片信息隱藏在三 維模型中，可以使得隱藏二維陰影信息的三維模型通過光照的角度投射呈現(xiàn)的陰影為原始 圖片或照片的形狀，并可以利用累加、拼接、拉伸以及擠壓等方法實現(xiàn)3D智能建模。本發(fā)明 還涉及一種3D智能建模系統(tǒng)及3D模型柔性制造系統(tǒng)，使用戶完整體驗3D建模和3D打印 過程；為用戶提供保存其創(chuàng)建的3D建模的兼容數(shù)據(jù)并進行管理，保證其隨時隨地可以進行 3D打印，實現(xiàn)3D模型柔性制造。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種3D智能建模方法，其特征在于，包括下述步驟：
[0007] 3D模型智能數(shù)字化生成步驟，先利用圖形處理技術(shù)將圖片或照片轉(zhuǎn)換為二維陰影 圖片，所述二維陰影圖片包括黑白圖片信息；再將二維陰影圖片中的各像素生成二維點云 數(shù)據(jù)，并賦予第三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重新序列化三維點云數(shù)據(jù)從而形成三維模型；然后將二維陰 影圖片的信息隱藏在三維模型中；
[0008] 觸控累加拼接三維建模，先將三維空間進行三維網(wǎng)格單元劃分；再將觸控點的屏 幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠平面的點形成的射線來識別待填充的三 維網(wǎng)格單元并對其進行數(shù)據(jù)填充；然后通過位置坐標(biāo)的判斷進行三維模型拼接；
[0009] 觸控拉伸三維建模，利用貝塞爾曲線旋轉(zhuǎn)形成曲面輪廓，建立不同的形狀的三維 模型；再利用觸控點的屏幕坐標(biāo)來改變貝塞爾曲線軌跡以調(diào)整三維模型的形狀；
[0010] 觸控擠壓三維建模，將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，判斷觸控點的操 作是擠壓還是拉伸，計算三維模型的點位的三維世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)與其運動速度之和形成的距 離；再將所述距離作為被擠壓的三維模型的點位反方向的偏移的距離以實現(xiàn)切削。
[0011] 所述3D模型智能數(shù)字化生成步驟中將二維陰影圖片的信息隱藏在三維模型中具 體為，將三維點云數(shù)據(jù)在二維方向上進行分條處理并在第三維方向上進行疊加處理以形成 多個枝條，再對三維點云數(shù)據(jù)進行透視投影變換從而將二維陰影圖片的信息隱藏在三維模 型中。
[0012] 所述3D模型智能數(shù)字化生成步驟中在形成多個枝條后還隨機對每個枝條在第三 維方向進行貝塞爾曲線扭曲形成弧度或延伸新的枝杈，再對三維點云數(shù)據(jù)進行透視投影變 換從而將二維陰影圖片的信息隱藏在三維模型中。
[0013] 所述觸控拉伸三維建模在調(diào)整三維模型形狀后，還根據(jù)導(dǎo)入圖片的RGBA值改變 模型的法向量使生成的三維模型表面上形成凹凸紋理。
[0014] 在所述觸控累加拼接三維建模中，是將觸控點的屏幕坐標(biāo)通過透視投影矩陣的變 換算法轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠平面的點形成的射線與三維網(wǎng)格單元的 交點集合來確定與近平面的點距離最近的交點，并對所述交點所在的三維網(wǎng)格單元填充數(shù) 據(jù)。
[0015] 一種3D智能建模系統(tǒng)，其特征在于，包括3D模型智能數(shù)字化生成模塊，以及分別 與3D模型智能數(shù)字化生成模塊連接的觸控累加拼接三維建模模塊、觸控拉伸三維建模模 塊和觸控擠壓三維建模模塊，
[0016] 所述3D模型智能數(shù)字化生成模塊，先利用圖形處理技術(shù)將圖片或照片轉(zhuǎn)換為二 維陰影圖片，所述二維陰影圖片包括黑白圖片信息；再將二維陰影圖片中的各像素生成二 維點云數(shù)據(jù)，并賦予第三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重新序列化三維點云數(shù)據(jù)從而形成三維模型；然后將 二維陰影圖片的信息隱藏在三維模型中；
[0017] 所述觸控累加拼接三維建模模塊，先將三維空間進行三維網(wǎng)格單元劃分；再將觸 控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠平面的點形成的射線來識別待 填充的三維網(wǎng)格單元并對其進行數(shù)據(jù)填充；然后通過位置坐標(biāo)的判斷進行三維模型拼接；
[0018] 所述觸控拉伸三維建模模塊，利用貝塞爾曲線旋轉(zhuǎn)形成曲面輪廓，建立不同的形 狀的三維模型；再利用觸控點的屏幕坐標(biāo)來改變貝塞爾曲線軌跡以調(diào)整三維模型的形狀；
[0019] 所述觸控擠壓三維建模模塊，將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，判斷觸 控點的操作是擠壓還是拉伸，計算三維模型的點位的三維世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)與其運動速度之和 形成的距離；再將所述距離作為被擠壓的三維模型的點位反方向的偏移的距離以實現(xiàn)切 削。
[0020] 所述3D模型智能數(shù)字化生成模塊包括依次連接的生成二維陰影模塊、構(gòu)造三維 模型模塊和隱藏二維信息模塊；所述生成二維陰影模塊先利用圖形處理技術(shù)將圖片或照片 轉(zhuǎn)換為二維陰影圖片；所述構(gòu)造三維模型模塊將二維陰影圖片中的各像素生成二維點云數(shù) 據(jù)，并賦予第三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重新序列化三維點云數(shù)據(jù)從而形成三維模型；所述隱藏二維信 息模塊將三維點云數(shù)據(jù)在二維方向上進行分條處理并在第三維方向上進行疊加處理以形 成多個枝條，再對三維點云數(shù)據(jù)進行透視投影變換從而將二維陰影圖片的信息隱藏在三維 模型中。
[0021] 所述觸控累加拼接三維建模模塊包括依次連接的三維空間劃分模塊、數(shù)據(jù)填充模 塊以及模型拼接模塊，所述三維空間劃分模塊將三維空間進行三維網(wǎng)格單元劃分；所述數(shù) 據(jù)填充模塊將觸控點的屏幕坐標(biāo)通過透視投影矩陣的變換算法轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過 近平面的點與遠平面的點形成的射線與三維網(wǎng)格單元的交點集合來確定與近平面的點距 離最近的交點，并對所述交點所在的三維網(wǎng)格單元填充數(shù)據(jù)；所述模型拼接模塊根據(jù)上述 三維網(wǎng)格單元的填充數(shù)據(jù)通過位置坐標(biāo)的判斷將重復(fù)的面以及交錯的點或面進行拼接；
[0022] 和/或，所述觸控拉伸三維建模模塊包括依次連接的創(chuàng)建曲面輪廓模塊、調(diào)整形 狀模塊和生成紋理模塊，所述創(chuàng)建曲面輪廓模塊利用貝塞爾曲線旋轉(zhuǎn)形成曲面輪廓，建立 不同的形狀的三維模型；所述調(diào)整形狀模塊利用觸控點的屏幕坐標(biāo)來改變貝塞爾曲線軌跡 以改變其彎曲程度或形式從而調(diào)整三維模型的形狀；所述生成紋理模塊根據(jù)導(dǎo)入圖片的 RGBA值改變模型的法向量使生成的三維模型表面上形成凹凸紋理；
[0023] 和/或，所述觸控擠壓三維建模模塊，包括互相連接的距離計算模塊和實現(xiàn)切削 模塊，所述距離計算模塊將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，判斷觸控點的操作是 擠壓還是拉伸，計算三維模型的點位的三維世界坐標(biāo)的相應(yīng)數(shù)據(jù)與其運動速度之和形成的 距離；所述實現(xiàn)切削模塊將距離計算模塊得到的距離作為被擠壓的三維模型的點位反方向 的偏移的距離以實現(xiàn)切削。
[0024] 包括上述的3D智能建模系統(tǒng)以及與3D智能建模系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)置的個人觸控終端設(shè) 備，還包括云服務(wù)端和3D模型制造端，所述3D智能建模系統(tǒng)通過對應(yīng)的個人觸控終端設(shè) 備連接至3D模型制造端和云服務(wù)端，所述3D模型制造端包括管理終端以及一臺或多臺與 管理終端連接的數(shù)字控制加工設(shè)備，所述管理終端分別與個人觸控終端設(shè)備和云服務(wù)端連 接。
[0025] 所述云服務(wù)端包括云數(shù)據(jù)庫以及與云數(shù)據(jù)庫連接的管理服務(wù)器、Web服務(wù)器、打印 服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，所述個人觸控終端設(shè)備依次通過無線接入點和路由器分別連接至管 理終端和應(yīng)用服務(wù)器，所述管理服務(wù)器和web服務(wù)器均連接有系統(tǒng)管理端，所述web服務(wù)器 還連接有web前端，所述打印服務(wù)器連接有打印管理端。
[0026] 本發(fā)明的技術(shù)效果如下：
[0027] 本發(fā)明涉及一種3D智能建模方法，包括3D模型智能數(shù)字化生成步驟、觸控累加拼 接三維建模、觸控拉伸三維建模和觸控擠壓三維建模實現(xiàn)3D智能建模，其中，通過3D模型 智能數(shù)字化生成步驟對單張照片或圖片轉(zhuǎn)換的二維陰影進行上述處理并且生成三維模型， 減少了對原始照片或圖片的需求，實現(xiàn)了單張照片或圖片的三維模型智能數(shù)字化生成技 術(shù)，可以將一張圖片或照片轉(zhuǎn)換為不同的三維模型；將照片或圖片信息隱藏在三維模型之 中，讓觀察者無法通過直接觀察三維模型讀出照片圖片信息，完全不同于傳統(tǒng)技術(shù)中將圖 片中可辨識的二維的物體轉(zhuǎn)換為可辨識的三維的物體；本發(fā)明隱藏二維陰影信息的三維模 型智能數(shù)字化生成方法通過某一特定角度的光照所產(chǎn)生的投影就是二維陰影圖片所包含 的信息，避免了傳統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)換出的三維模型通過光照投射出的陰影形狀不可控制、均不包 含任何含義等問題，本發(fā)明生成的三維模型本身在光照下的呈現(xiàn)出獨特效果，該三維模型 智能數(shù)字化生成方法可控制陰影的投影角度、呈現(xiàn)出的陰影形狀。配合觸控累加拼接三維 建模、觸控拉伸三維建模和觸控擠壓三維建模實現(xiàn)3D智能建模，能夠通過雙手進行單點、 多點觸摸終端屏幕，也可以通過單擊、雙擊、平移、按壓、滾動以及旋轉(zhuǎn)等不同手勢觸摸終端 屏幕，將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)再進行建模處理，通過利用累加、拼接、拉 伸以及擠壓等多方式觸控實現(xiàn)操控三維模型數(shù)據(jù)的創(chuàng)建更加簡單，使得沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn) 的人員，通過最基本的觸控操作就能創(chuàng)建三維模型，并且在簡化模型構(gòu)造方式的同時保證 建模的高度自由性，避免了傳統(tǒng)的三維建模方法操作復(fù)雜、技巧繁多以及一般只能實現(xiàn)單 點觸控等問題，實現(xiàn)了傻瓜式的三維建模的需求，讓每個人都能參與到自由建模的過程中 來；并且其僅僅依靠手指和觸控終端屏幕的配合就可以實現(xiàn)隨心所欲的人機交互體驗自己 的個性化三維建模。
[0028] 本發(fā)明提供的3D智能建模系統(tǒng)，包括3D模型智能數(shù)字化生成模塊，以及分別與3D 模型智能數(shù)字化生成模塊連接的觸控累加拼接三維建模模塊、觸控拉伸三維建模模塊和觸 控擠壓三維建模模塊，通過3D模型智能數(shù)字化生成模塊對單張照片或圖片轉(zhuǎn)換為二維陰 影圖片，并在構(gòu)造三維模型后將二維陰影圖片信息隱藏在三維模型中，可以使得隱藏二維 陰影信息的三維模型通過光照的角度投射呈現(xiàn)的陰影為原始圖片或照片的形狀。各建模模 塊配合工作，通過識別觸控點坐標(biāo)并進行三維世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，利用累加拼接、拉伸以及擠壓 等方法實現(xiàn)操控三維建模，簡化了三維模型構(gòu)造方式，以多點觸控人機交互的方式實現(xiàn)個 性化三維建模。該3D智能建模系統(tǒng)使用戶完整體驗3D建模過程；充分發(fā)揮3D高度個性化 定制模型的優(yōu)點，使用戶可自由創(chuàng)建完成自己的3D模型；為用戶提供傻瓜式3D建模工具， 降低3D建模的要求，面向更廣泛的用戶群；為用戶提供創(chuàng)建、保存及管理其3D建模兼容數(shù) 據(jù)。
[0029] 本發(fā)明涉及一種3D模型柔性制造系統(tǒng)，包括一個或多個3D智能建模系統(tǒng)以及與 3D智能建模系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)置的個人觸控終端設(shè)備，還包括云服務(wù)端和3D模型制造端，3D智能 建模系統(tǒng)通過對應(yīng)的個人觸控終端設(shè)備連接至3D模型制造端和云服務(wù)端，該3D模型柔性 制造系統(tǒng)為用戶提供3D建模平臺，使用戶可以完整體驗3D建模和3D打印過程，用戶可以 帶著自己的創(chuàng)意建模想法進行3D自由建模，生成隱藏二維陰影信息的三維模型，并通過多 方式的觸控累加、拼接、拉伸以及擠壓等方法實現(xiàn)3D智能建模，讓每個人都能參與到自由 建模的過程中來，僅僅依靠手指和觸控終端屏幕的配合就可以實現(xiàn)隨心所欲的人機交互體 驗自己的個性化三維建模，最終生成的3D模型可以通過3D模型制造端實現(xiàn)3D模型打印， 也可以將3D模型存儲至云服務(wù)器中，保存和打印用戶的個性化3D模型，滿足用戶的收藏愛 好。為用戶提供創(chuàng)建、保存、傳輸以及管理其3D建模兼容數(shù)據(jù)，保證其隨時隨地可以進行3D 打印，實現(xiàn)3D模型柔性制造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明3D智能建模方法中的優(yōu)選流程圖。
[0031] 圖2為本發(fā)明3D智能建模方法中的3D模型智能數(shù)字化生成步驟的優(yōu)選流程圖。
[0032] 圖3為本發(fā)明3D智能建模方法中的3D模型智能數(shù)字化生成步驟的原理圖。
[0033] 圖4為本發(fā)明3D智能建模系統(tǒng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖5為本發(fā)明3D模型柔性制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖6為本發(fā)明3D模型柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖中各標(biāo)號列示如下：
[0037] 1 -云數(shù)據(jù)庫；2 -管理服務(wù)器；3 - Web服務(wù)器；4 -打印服務(wù)器；5 -應(yīng)用服務(wù) 器；6 -路由器；7 -管理終端；8 -無線接入點；9 一 PC端；10 -個人觸控終端設(shè)備；11 一 3D打印機；12 -用戶；13 -三維模型；14 一底座；15 -二維陰影圖片；16 -光照。

【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行說明。
[0039] 本發(fā)明涉及一種3D智能建模方法，包括3D模型智能數(shù)字化生成步驟、觸控累加拼 接三維建模、觸控拉伸三維建模和觸控擠壓三維建模。其中，3D模型智能數(shù)字化生成步驟， 先利用圖形處理技術(shù)將圖片或照片轉(zhuǎn)換為二維陰影圖片，所述二維陰影圖片包括黑白圖片 信息；再將二維陰影圖片中的各像素生成二維點云數(shù)據(jù)，并賦予第三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重新序列 化三維點云數(shù)據(jù)從而形成三維模型；然后將二維陰影圖片的信息隱藏在三維模型中；觸控 累加拼接三維建模，先將三維空間進行三維網(wǎng)格單元劃分；再將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為 三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠平面的點形成的射線來識別待填充的三維網(wǎng)格單元并 對其進行數(shù)據(jù)填充；然后通過位置坐標(biāo)的判斷進行三維模型拼接；觸控拉伸三維建模，利 用貝塞爾曲線旋轉(zhuǎn)形成曲面輪廓，建立不同的形狀的三維模型；再利用觸控點的屏幕坐標(biāo) 來改變貝塞爾曲線軌跡以調(diào)整三維模型的形狀；觸控擠壓三維建模，將觸控點的屏幕坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，判斷觸控點的操作是擠壓還是拉伸，計算三維模型的點位的三維世 界坐標(biāo)數(shù)據(jù)與其運動速度之和形成的距離；再將所述距離作為被擠壓的三維模型的點位反 方向的偏移的距離以實現(xiàn)切削。
[0040] 參考圖1所示優(yōu)選流程圖，下面對本發(fā)明所述方法的具體步驟進行詳細說明。
[0041] 1、3D模型智能數(shù)字化生成步驟
[0042] 其優(yōu)選工作流程圖如圖2所示，具體包括以下步驟：
[0043] 1)載入圖片
[0044] 2)轉(zhuǎn)換為二維陰影圖片
[0045] 識別彩色圖片中的RGBA顏色數(shù)據(jù)信息，通過識別圖片中的每一個像素點的RGBA 彩色信息，通過下列公式對RGB每種顏色值計算得到RGB合成值rgb的值：
[0046] rgb = rx9i+gx32 + bxd3
[0047] 其中，rgb為RGB合成值；r為紅色值；g為綠色值；b為藍色值；％為權(quán)值，其取值 范圍為〇?1 A為權(quán)值，其取值范圍為〇?1 Λ為權(quán)值，其取值范圍為〇?1。
[0048] 并且根據(jù)如下公式，將小于閥值Θ i的RGBA的值轉(zhuǎn)換為白色，將大于等于第一閥 值ej^RGBA值轉(zhuǎn)換為黑色，其中第一閥值的取值范圍為〇?255,通過調(diào)整第一閥值 Θ i的取值控制黑白圖片信息中的黑白二值數(shù)據(jù)比例以生成不同的二維陰影：
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種3D智能建模方法，其特征在于，包括下述步驟： 3D模型智能數(shù)字化生成步驟，先利用圖形處理技術(shù)將圖片或照片轉(zhuǎn)換為二維陰影圖 片，所述二維陰影圖片包括黑白圖片信息；再將二維陰影圖片中的各像素生成二維點云數(shù) 據(jù)，并賦予第三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重新序列化三維點云數(shù)據(jù)從而形成三維模型；然后將二維陰影 圖片的信息隱藏在三維模型中； 觸控累加拼接三維建模，先將三維空間進行三維網(wǎng)格單元劃分；再將觸控點的屏幕坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠平面的點形成的射線來識別待填充的三維網(wǎng) 格單元并對其進行數(shù)據(jù)填充；然后通過位置坐標(biāo)的判斷進行三維模型拼接； 觸控拉伸三維建模，利用貝塞爾曲線旋轉(zhuǎn)形成曲面輪廓，建立不同的形狀的三維模型； 再利用觸控點的屏幕坐標(biāo)來改變貝塞爾曲線軌跡以調(diào)整三維模型的形狀； 觸控擠壓三維建模，將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，判斷觸控點的操作是 擠壓還是拉伸，計算三維模型的點位的三維世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)與其運動速度之和形成的距離； 再將所述距離作為被擠壓的三維模型的點位反方向的偏移的距離以實現(xiàn)切削。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述3D模型智能數(shù)字化生成步驟中將二 維陰影圖片的信息隱藏在三維模型中具體為，將三維點云數(shù)據(jù)在二維方向上進行分條處理 并在第三維方向上進行疊加處理以形成多個枝條，再對三維點云數(shù)據(jù)進行透視投影變換從 而將二維陰影圖片的信息隱藏在三維模型中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述3D模型智能數(shù)字化生成步驟中在 形成多個枝條后還隨機對每個枝條在第三維方向進行貝塞爾曲線扭曲形成弧度或延伸新 的枝杈，再對三維點云數(shù)據(jù)進行透視投影變換從而將二維陰影圖片的信息隱藏在三維模型 中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述觸控拉伸三維建模在調(diào)整三維模型 形狀后，還根據(jù)導(dǎo)入圖片的RGBA值改變模型的法向量使生成的三維模型表面上形成凹凸 紋理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述觸控累加拼接三維建模中，是將觸 控點的屏幕坐標(biāo)通過透視投影矩陣的變換算法轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠 平面的點形成的射線與三維網(wǎng)格單元的交點集合來確定與近平面的點距離最近的交點，并 對所述交點所在的三維網(wǎng)格單元填充數(shù)據(jù)。
6. -種3D智能建模系統(tǒng)，其特征在于，包括3D模型智能數(shù)字化生成模塊，以及分別與 3D模型智能數(shù)字化生成模塊連接的觸控累加拼接三維建模模塊、觸控拉伸三維建模模塊和 觸控擠壓三維建模模塊， 所述3D模型智能數(shù)字化生成模塊，先利用圖形處理技術(shù)將圖片或照片轉(zhuǎn)換為二維陰 影圖片，所述二維陰影圖片包括黑白圖片信息；再將二維陰影圖片中的各像素生成二維點 云數(shù)據(jù)，并賦予第三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重新序列化三維點云數(shù)據(jù)從而形成三維模型；然后將二維 陰影圖片的信息隱藏在三維模型中； 所述觸控累加拼接三維建模模塊，先將三維空間進行三維網(wǎng)格單元劃分；再將觸控點 的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠平面的點形成的射線來識別待填充 的三維網(wǎng)格單元并對其進行數(shù)據(jù)填充；然后通過位置坐標(biāo)的判斷進行三維模型拼接； 所述觸控拉伸三維建模模塊，利用貝塞爾曲線旋轉(zhuǎn)形成曲面輪廓，建立不同的形狀的 三維模型；再利用觸控點的屏幕坐標(biāo)來改變貝塞爾曲線軌跡以調(diào)整三維模型的形狀； 所述觸控擠壓三維建模模塊，將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，判斷觸控點 的操作是擠壓還是拉伸，計算三維模型的點位的三維世界坐標(biāo)數(shù)據(jù)與其運動速度之和形成 的距離；再將所述距離作為被擠壓的三維模型的點位反方向的偏移的距離以實現(xiàn)切削。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述3D模型智能數(shù)字化生成模塊包括依 次連接的生成二維陰影模塊、構(gòu)造三維模型模塊和隱藏二維信息模塊；所述生成二維陰影 模塊先利用圖形處理技術(shù)將圖片或照片轉(zhuǎn)換為二維陰影圖片；所述構(gòu)造三維模型模塊將二 維陰影圖片中的各像素生成二維點云數(shù)據(jù)，并賦予第三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重新序列化三維點云 數(shù)據(jù)從而形成三維模型；所述隱藏二維信息模塊將三維點云數(shù)據(jù)在二維方向上進行分條處 理并在第三維方向上進行疊加處理以形成多個枝條，再對三維點云數(shù)據(jù)進行透視投影變換 從而將二維陰影圖片的信息隱藏在三維模型中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸控累加拼接三維建模模塊包括 依次連接的三維空間劃分模塊、數(shù)據(jù)填充模塊以及模型拼接模塊，所述三維空間劃分模塊 將三維空間進行三維網(wǎng)格單元劃分；所述數(shù)據(jù)填充模塊將觸控點的屏幕坐標(biāo)通過透視投影 矩陣的變換算法轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，通過近平面的點與遠平面的點形成的射線與三維網(wǎng) 格單元的交點集合來確定與近平面的點距離最近的交點，并對所述交點所在的三維網(wǎng)格單 元填充數(shù)據(jù)；所述模型拼接模塊根據(jù)上述三維網(wǎng)格單元的填充數(shù)據(jù)通過位置坐標(biāo)的判斷將 重復(fù)的面以及交錯的點或面進行拼接； 和/或，所述觸控拉伸三維建模模塊包括依次連接的創(chuàng)建曲面輪廓模塊、調(diào)整形狀模 塊和生成紋理模塊，所述創(chuàng)建曲面輪廓模塊利用貝塞爾曲線旋轉(zhuǎn)形成曲面輪廓，建立不同 的形狀的三維模型；所述調(diào)整形狀模塊利用觸控點的屏幕坐標(biāo)來改變貝塞爾曲線軌跡以改 變其彎曲程度或形式從而調(diào)整三維模型的形狀；所述生成紋理模塊根據(jù)導(dǎo)入圖片的RGBA 值改變模型的法向量使生成的三維模型表面上形成凹凸紋理； 和/或，所述觸控擠壓三維建模模塊，包括互相連接的距離計算模塊和實現(xiàn)切削模塊， 所述距離計算模塊將觸控點的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo)，判斷觸控點的操作是擠壓還 是拉伸，計算三維模型的點位的三維世界坐標(biāo)的相應(yīng)數(shù)據(jù)與其運動速度之和形成的距離； 所述實現(xiàn)切削模塊將距離計算模塊得到的距離作為被擠壓的三維模型的點位反方向的偏 移的距離以實現(xiàn)切削。
9. 一種3D模型柔性制造系統(tǒng)，其特征在于，包括一個或多個權(quán)利要求6至8之一所述 的3D智能建模系統(tǒng)以及與3D智能建模系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)置的個人觸控終端設(shè)備，還包括云服務(wù) 端和3D模型制造端，所述3D智能建模系統(tǒng)通過對應(yīng)的個人觸控終端設(shè)備連接至3D模型制 造端和云服務(wù)端，所述3D模型制造端包括管理終端以及一臺或多臺與管理終端連接的數(shù) 字控制加工設(shè)備，所述管理終端分別與個人觸控終端設(shè)備和云服務(wù)端連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的3D模型柔性制造系統(tǒng)，其特征在于，所述云服務(wù)端包括云數(shù) 據(jù)庫以及與云數(shù)據(jù)庫連接的管理服務(wù)器、Web服務(wù)器、打印服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，所述個人 觸控終端設(shè)備依次通過無線接入點和路由器分別連接至管理終端和應(yīng)用服務(wù)器，所述管理 服務(wù)器和web服務(wù)器均連接有系統(tǒng)管理端，所述web服務(wù)器還連接有web前端，所述打印服 務(wù)器連接有打印管理端。
【文檔編號】G06T15/60GK104103091SQ201410342714
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】李林, 張緒祺, 蘇芮 申請人:北京毛豆科技有限公司