CN115937434A - 一种基于纹理的三维模型裁切装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于纹理的三维模型裁切装置，该装置包括：三角形筛选模块，用于遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形和与多边形区域边缘相交的纹理三角形；第一表面网格处理模块，用于删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形；新表面网格生成模块，用于将所有删除拆分后剩余的网格三角形构成所述要三维重建的物体的新的表面网格。可采用三角形逐个遍历的形式对每个处在边缘位置的三角形进行处理，实现对三维网格的精确裁切，从而使最终重建物体模型的三维的表面网格边缘更准确。

Description

一种基于纹理的三维模型裁切装置

分案说明

本分案申请的原始基础是申请号为201810708745.1，申请日为2018年07月02日，发明名称为“基于纹理的交互式网格模型裁切方法、装置及建模设备”的专利申请。

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法、装置及三维建模方法、装置。

背景技术

目前基于图像的三维重建，在完成相机标定、点云生成后，一般还需要基于点云完成网格表面重建和进行纹理映射。但由于重建出的点云边缘常常会附着一些外点，加之一些网格表面重建算法本身的问题，导致针对衣服等开曲面结构的物体，重建出的表面在靠近物体边缘，会向外延伸，重建出多余的网格，而纹理映射后，会将背景映射到多余生成的网格上，使重建结果出现前景背景混合的情况。针对这种情况，需要采取办法，将映射为背景颜色的多余网格从重建模型的网格表面上删除，并且重新构造网格边缘，使其边缘线与真实的前景物体边缘相对应。

目前解决这类问题通常借助3dMax等编辑软件进行网格编辑，需要逐个选择删除多余三角网格，并对跨越前景、背景的三角网格，沿着真实的边缘进行手工裁切，并删除其中映射为背景纹理的部分。

利用3dMax等3D编辑软件进行网格筛选删除，手工交互流程非常复杂，既要考虑网格的邻接关系，又要考虑遮挡关系，特别是要拆分边缘三角面时，对操作精细度要求较高，而且对重建物体的边缘匹配精确度低，影响最终物体模型的重建精确度。

公告号为CN114357906B的专利文件公开了了一种激波特征曲面网格重建方法及装置、电子设备、存储介质，包括：对经过任意流场求解器求解得到的初始激波特征曲面网格和求解结果进行预处理，构建与求解结果相关的激波点云；基于区域增长法，对所述激波点云进行分割，得到多个点云子集；对多个所述点云子集分别生成曲面网格；对所述曲面网格进行裁剪，并对裁剪后的曲面网格边缘进行补全；将各补全后的曲面网格进行合并，得到所需的网格。而公告号为CN109472802B的专利公开了一种基于边缘特征自约束的表面网格模型构建方法，可以更精确的得到地形地貌的三维信息，其思路是将二维边缘拓扑信息作为三维表面模型构建的约束条件，进行基于局部降维的带约束网格模型构建。该算法首先以目标区域的边缘特征作为拓扑约束条件，获取带约束的三维点云；然后采用基于局部降维的带约束三角剖分算法，构建基于边缘特征自约束的表面网格模型。

上述专利方案提供了基于网格识别处理和边缘特征约束的模型方法，但上述方法主要基于网格数据特征信息的加工处理或基于目标区域的网格形状处理进行实施，而并未提供网格模型与纹理边缘的具体交互处理方法及装置，无法适用于需要对图像边缘进行识别处理以实现三维重建的情况。

发明内容

基于此，针对上述问题，有必要提供一种能够对边缘进行精确处理的基于纹理的交互式网格模型裁切方法、装置以及使用该网格裁切方法的三维建模方法、设备。

为实现本发明目的提供的一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法，包括：

根据重建的物体三维模型的表面网格与纹理图像之间的对应关系，将所述表面网格中的网格三角形投影到所述纹理图像上，得到纹理图像中纹理三角形构成的纹理三角形集合；

在投影后的所述纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域；所述前景为要重建的物体纹理图像，所述背景为要重建的物体以外的纹理图像；

遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形和与多边形区域边缘相交的纹理三角形；

删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形；

拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形；

将所有剩余的网格三角形构成所述要三维重建的物体的新的表面网格。

在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，所述落在所述多边形区域中的纹理三角形为与所述多边形区域边缘没有交点的纹理三角形。

在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，所述拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形，包括：

将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形；

根据所述纹理三角形的拆分对所述表面网格进行对应拆分，得到拆分网格三角形；

筛选出落在所述多边形区域内的拆分纹理三角形；

删除所述落在所述多边形区内的拆分纹理三角形对应的拆分网格三角形。

在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，所述同一个纹理三角形中拆分的多个所述拆分三角形的边之间不交叉。

在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，仅有两条边上与所述多边形区域边缘有交点时，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

当所述纹理三角形有两条边上分别有一个交点时，连接两个交点及其中一个交点与对应顶点，将原纹理三角形拆分成三个所述拆分纹理三角形；

当所述纹理三角形一条边上有一个交点，还有一条边上有两个或两个以上交点时，将所述两个或两个以上交点中相距最远的两个交点分别连接与其所在边相对的顶点，且所述相距最远的两个交点中的一个连接另一条边上的交点，将原纹理三角形拆分成四个所述拆分纹理三角形；

当所述纹理三角形有两条边上分别有两个或两个以上交点时，成“之”字型连接每条边上相距最远的两个交点，且最后一个交点连接与其所在边相对的顶点，将原纹理三角形拆分成五个所述拆分纹理三角形。

在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，有三条边上与所述多边形区域边缘有交点时，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

当所述纹理三角形三条边上各有一个交点时，顺次连接每个所述交点，将原纹理三角形拆分成四个所述拆分三角形；

当所述纹理三角形两条边上各有一个交点，另一条边上有两个或两个以上交点时，用其中一条边上的一个交点连接另一边上的一个交点及两个或两个以上交点中距离最远的两个交点，且另一条边上的一个交点连接两个或两个以上交点中最近的交点，将原纹理三角形拆分成五个所述拆分三角形；

当所述纹理三角形其中一条边上有一个交点，另外两条边上有两个或两个以上交点时，分别选取另外两条边上距离最远的两个交点，用所述一个交点连接另外两条边上选取的四个交点，且拥有多个交点的两条边上相邻的两个交点互相连接，将原纹理三角形拆分成六个所述拆分三角形；

当所纹理三角形三条边上分别有两个或两个以上交点时，分别选取每条边上距离最远的两个交点，用其中一条边上一个交点连接另外两条边上顺次的三个交点，用该条边上另一个交点连接另外两条上未连接的交点及其所在边上的另一个交点，将原纹理三角形拆分成七个所述拆分三角形。

在其中一个实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法中，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，仅有一条边上与所述多边形区域边缘有交点时，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

将距离最远的两个交点分别与相对的顶点连接，将原纹理三角形拆分成三个所述拆分三角形。

基于同一发明构思的一种基于纹理的交互式网格模型裁切装置，包括：

网格投影模块，用于根据重建的物体三维模型的表面网格与纹理图像之间的对应关系，将所述表面网格中的网格三角形投影到所述纹理图像上，得到纹理图像中纹理三角形构成的纹理三角形集合；

背景分离模块，用于在投影后的所述纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域；所述前景为要重建的物体纹理图像，所述背景为要重建的物体以外的纹理图像；

三角形筛选模块，用于遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形和与多边形区域边缘相交的纹理三角形；

第一表面网格处理模块，用于删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形；

第二表面网格处理模块，用于拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形；

新表面网格生成模块，用于将所有剩余的网格三角形构成所述要三维重建的物体的新的表面网格。

基于同一发明构思的一种三维建模的方法，用前述任一实施例所述的基于纹理的交互式网格基于纹理的交互式网格模型裁切方法对重建的物体三维模型的表面网格进行裁切，根据纹理图像与表面网格的对应关系，用纹理图像与裁切后的表面网格生成要建模物体的三维模型。

基于同一发明构思的一种用于三维建模的设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现前述的三维建模的方法。

本发明的有益效果包括：本发明提供的一种基于纹理的交互式网格基于纹理的交互式网格模型裁切方法，根据表面网格和纹理图像之间的对应关系将网格投影到纹理图像上，并在二维的纹理图像上对网格进行处理，尤其是对处于前景和背景界限位置的网格进行处理，并对应的对要重建物体的表面网格边缘位置进行处理。从而实现在二维平面上对三维网格进行处理的效果，处理精度更高，而且采用三角形逐个遍历的形式对每个处在边缘位置的三角形进行处理，实现对三维网格的精确裁切，从而使最终重建物体模型的三维的表面网格边缘更准确。

附图说明

图1为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法的一具体实施例中重建出的带纹理的物体三维模型；

图3为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法的一具体实施例中物体三维模型中的的表面网格；

图4为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法的一具体实施例中物体三维模型中的纹理图像；

图5为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法的一具体实施例中物体三维模型的表面网格映射到纹理图像后的效果图；

图6为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法中与多边形区域边缘相交的螺纹三角形对应的表面网格处理的流程图；

图7为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形只有一个边与背景多边形区域边缘有交点时三角形拆分示意图；

图8为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形有两个边与背景多边形区域边缘有各有一个交点时三角形拆分示意图；

图9为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形有一个边与背景多边形区域边缘有一个交点，另一条边与背景多边形区域边缘有两个或两个以上交点时三角形拆分示意图；

图10为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形有两条边与背景多边形区域边缘有两个或两个以上交点时三角形拆分示意图；

图11为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形每条边上与背景多边形区域边缘有一个交点时三角形拆分示意图；

图12为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形有两条边与背景多边形区域边缘有一个交点，另一条边与背景多边形区域边缘有两个或两个以上交点时三角形拆分示意图；

图13为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形有一条边与背景多边形区域边缘有一个交点，另外两条边与背景多边形区域边缘有两个或两个以上交点时三角形拆分示意图；

图14为本发明一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法以具体实施例中纹理三角形每条边均与背景多边形区域边缘有两个或两个以上交点时三角形拆分示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的基于纹理的交互式网格模型裁切方法、装置及三维建模方法、设备的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，其中一个实施例的一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法，包括以下步骤：

S100，根据重建的物体三维模型的表面网格与纹理图像之间的对应关系，将表面网格中的网格三角形投影到纹理图像上，得到纹理图像中纹理三角形构成的纹理三角形集合。

通过图像对物体进行三维建模时，与物体对应的三维的展现物体表面特征的表面网格由数量巨大的三角形构成，而且表面网格与纹理图像具有映射关系。也即重建出的三维模型，是指完成纹理映射的模型，即既有表面网格数据也包含模型纹理图像，以及表面网格与纹理图像的映射关系。设模型表面网格为T，纹理图像为M，对应的映射关系为P。通过网格T与纹理M的映射关系P，将表面网格T中的三角形投影在纹理图像M上，记投影三角形集合为Tp。以下我们会结合已经命名的集合及映射关系进行处理方式的说明。

S200，在投影后的纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域。

由于纹理图像上，通过色彩可以比较容易辨识出前景和背景，并且前景和背景的分界线对应着物体真实的边缘，所以基于表面网格和纹理图像的映射关系，通过纹理图像上前景和背景的分割，可以实现三维模型表面网格的精确裁切。

为了叙述方便，定义前景为待重建物体，背景为场景内待重建物体以外区域。在模型的纹理图像上，前景指对应于待重建物体的纹理区域，背景为图像上待重建物体纹理之外的区域。

本步骤中，在纹理图像M上通过交互，沿着前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域R。如图2所示为一个马的三维模型，模型的底部灰色区域为多余部分。图3为其主要组成部分表面网格，图4为纹理图像，表面网格与纹理图像映射处理后如图5所示。

S300，遍历纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在多边形区域中的纹理三角形

其中，落在多边形区域中的纹理三角形是指与多边形区域边缘没有交点的纹理三角形。

S400，删除表面网格中与落在多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形。

本步骤是利用对纹理图像的处理结果对应的对三维网格进行处理，删除掉落在背景区域中三维网格的三角形，对边缘进行修饰，使三维网格形状与要建模物体匹配度更高。

S500，拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分网格三角形。

S600，将所有剩余的网格三角形构成要三维重建的物体的新的表面网格。

新构成的新的表面网格边缘进行了冗余删除处理，物体三维重建边缘更精确，三维建模精度更高。

本实施的基于纹理的交互式网格模型裁切方法，利用纹理图像与三维网格的对应关系，将三维网格的编辑转换为二维图像分割问题。通过交互图像分割，实现表面网格的精确裁切。由于纹理图像上，通过色彩可以比较容易辨识出前景和背景，并且前景和背景的分界线对应着物体真实的边缘，所以基于表面网格和纹理图像的映射关系，通过纹理图像上前景和背景的分割，可以实现三维网格的精确裁切。其中背景的多边形区域圈选可以手动进行。

具体的，如图6所示，步骤S500，拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形，包括以下步骤：

S501，将纹理三角形与多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形。

本步骤是对将交点与原纹理三角形的顶点或者交点之间进行连接，从而在内部将纹理三角形拆分成多个三角形，保证网格形态的基础上，对表面网格进行细分，再对细分后的网格进行处理从而实现对表面网格边缘的细化处理。

S502，根据纹理三角形的拆分对表面网格进行对应拆分，得到拆分网格三角形。本步骤中对表面网格三角形的拆分可以根据表面网格与纹理网格的对应关系进行。

S503，筛选出落在多边形区域内的拆分纹理三角形。

S504，删除所述落在所述多边形区内的拆分纹理三角形对应的拆分网格三角形。

本实施例进一步对背景多边形区边缘位置的三角形进行处理，拆分成多个三角形进行细化，使边缘轮廓更精确。

更好的，对于同一个纹理三角形中拆分的多个拆分三角形的边之间不交叉。也即直接将纹理三角形内部划分为多个相互不交叉的三角形。而没有其他形状，保证表面网格的整体结构。

对于纹理三角形的拆分，当仅有两条边与背景多边形区域有交点时，可按照以下方式进行拆分：

1)当纹理三角形有两条边上分别有一个交点时，连接两个交点及其中一个交点与对应顶点，将原纹理三角形拆分成三个拆分纹理三角形；

2)当纹理三角形一条边上有一个交点，还有一条边上有两个或两个以上交点时，将两个或两个以上交点中相距最远的两个交点分别连接其对应的顶点，且相距最远的两个交点中的一个连接另一条边上的交点，将原纹理三角形拆分成四个拆分纹理三角形；

3)当纹理三角形有两条边上分别有两个或两个以上交点时，成“之”字型连接每条边上相距最远的两个交点，且最后一个交点连接其对应顶点，将原纹理三角形拆分成五个拆分纹理三角形。

当纹理三角形有三条边与背景多边形边缘有交点时，将纹理三角形与多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

1)当纹理三角形三条边上各有一个交点时，顺次连接每个交点，将原纹理三角形拆分成四个拆分三角形；

2)当纹理三角形两条边上各有一个交点，另一条边上有两个或两个以上交点时，用其中一条边上的一个交点连接另一边上的一个交点及两个或两个以上交点中距离最远的两个交点，且另一条边上的一个交点连接两个或两个以上交点中最近的交点，将原纹理三角形拆分成五个拆分三角形；

3)当纹理三角形其中一条边上有一个交点，另外两条边上有两个或两个以上交点时，分别选取另外两条边上距离最远的两个交点，用一个交点连接另外两条边上选取的四个交点，且拥有多个交点的两条边上相邻的两个交点互相连接，将原纹理三角形拆分成六个拆分三角形；

4)当所纹理三角形三条边上分别有两个或两个以上交点时，分别选取每条边上距离最远的两个交点，用其中一条边上一个交点连接另外两条边上顺次的三个交点，用该条边上另一个交点连接另外两条上未连接的交点及其所在边上的另一个交点，将原纹理三角形拆分成七个拆分三角形。

对于纹理三角形只有一条边与背景多边形边缘有交点时，对该三角形的处理比较特殊，具体的，首先遍历纹理三角形集合中的所有纹理三角形时，筛选出只有一个边与多边形区域的边缘有交点的纹理三角形；再将距离最远的两个交点分别与相对的顶点连接，将原纹理三角形拆分成三个拆分三角形；删除表面网格中与三个拆分三角形中中间的三角形对应的网格三角形。将两边的两个三角形作为保留三角形，从而对边缘进行修饰。其实，所删除的中间的拆分三角形也就是落在多边形区域中的拆分三角形，而所保留的其他两个三角形也就是落在多边形区域外的拆分三角形。

实施例二

下面以一个具体的处理流程对基于纹理的交互式网格模型裁切方法进行说明。

步骤1：通过网格T与纹理M的映射关系P，将表面网格T中的三角形投影在纹理图像M上，记投影三角形集合为Tp，如图5所示。

步骤2：在纹理图像M上通过交互，沿着前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域R。

步骤3：遍历T_p中的每个三角形，判断完全落在多边形R内的三角形，记作设在T中与对应的三角形集合记为Tⁱ，在T中删除Tⁱ。

步骤4：

对于T_p中与R边缘相交的三角形，设为T_c＝{a₀,a₁,a₂}，其中a₀,a₁,a₂是三角形T_c的逆时针顺序的三个顶点。设T_c在T中对应的三角形为T′_c＝{a′₀,a′₁,a′₂}，a′₀,a′₁,a′₂分别与a₀,a₁,a₂对应。T_c与R的交点为p₁，p₂…，p_m，通过以下线性插值公式，找到T′_c中p_i的对应点p′_i,i＝1,2,…m。

设p_i落在边上，其中j＝0,1,2，％为求模运算。

记r＝|p_i-a_j|/|a_(j+1)％3-a_j|,|·|为模长。

则p′_i＝a′_j+r(a′_(j+1)％3-a′_j),i＝1,2,…m。

步骤5：分以下几种情况，用新的三角面更新T′_c：

(1)交点p_ii＝1,2,…m在T_c的一条边上。

不妨假设在边上，如图7所示。连接a_(j+2)％3与p₁，a_(j+2)％3与p_m，将T_c分裂成三个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为三个三角面。并用三角面Δa′_jp′₁a′_(j+2)％3、Δp′_ma′_(j+1)％3a′_(j+2)％3替换T中的T′_c。

(2)交点p_i，i＝1,2,…m在T_c的两条边上

假设在边与上，此时又存在三种情况：

(2-1)两条边上各有一个交点即m＝2，如图8所示。连接p₁p₂，a_(j+1)％3p₂，将T_c分裂成三个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为三个三角面。取T_c内三个三角形中完全落在R外的三角形在T′_c内的对应三角面替换T中的T′_c。

(2-2)其中一条边上有一个交点，另一条边上有两个或两个以上交点，不妨假设如图9所示，设p_m、p₂是含有多交点边上距离最远的两个交点。连接p₁p₂，p₂a_(j+1)％3，p_ma_(j+1)％3，将T_c分裂成四个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为四个三角面。用T_c中完全落在R外的三角形所对应的T′_c中三角面替换掉T中的三角面T′_c

(2-2)两条边上各有多于一个交点，不妨假设如图10所示，设p₁、p_s+1和p_s、p₂分别是两条边上距离最远的两个交点。连接p₁p₂，p₂p_s+1，p_s+1p_s，p_sa_(j+1)％3，将T_c分裂成五个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为五个三角面。用T_c中完全落在R外的三角形所对应的T′_c中三角面替换掉T中的三角面T′_c。

(3)交点p_ii＝1,2,…m在T_c的三条边上。

此时，分四种情况：

(3-1)T_c每条边上各有一个交点，即m＝3.如图11所示。连接p₁p₂，p₂p₃，p₃p₁，将T_c分裂成四个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为四个三角面。用T_c内完全落在R外的三角形所对应的T′_c中三角面替换掉T中的三角面T′_c

(3-2)T_c中两条边上各有一个交点，另一条边上有两个或两个以上交点。不妨假设如图12所示，设p₃、p_m是含有多个交点的边上距离最远的两个交点。连接p₁p₂，p₂p₃，p₁p_m，p₁p₃将T_c分裂成五个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为五个三角面。用T_c内五个三角形中完全落在R外的三角形所对应的T′_c中三角面替换掉T中的三角面T′_c。

(3-3)T_c中一条边上有一个交点，另两条边上有两个或两个以上交点。不妨假设如图13所示。设p_m、p_s+1和p_s、p₂分别是含有多交点的两条边上距离最远的两个交点。连接p₁p₂，p_sp_s+1，p₁p_m，p₁p_s，p₁p_s+1，将三角形T_c分裂成六个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为六个三角面。用T_c内六个三角形中完全落在R外的三角形所对应的T′_c中三角面替换掉T中的三角面T′_c。

(3-4)T_c三条边上都有两个或两个以上交点。不妨假设如图14所示，分别找到三条边上相距最远的两个交点p₁、p_t、p_t+1、p_s、p_s+1、p_m，连接p₁p_m，p₁p_s+1，p₁p_s，p_tp_t+1，p_tp_s，p_sp_s+1，将三角形T_c分裂成七个三角形，对应的p′_i，i＝1,2,…m也将三角面T′_c分割为七个三角面。用T_c内七个三角形中完全落在R外的三角形所对应的T′_c中三角面替换掉T中的三角面T′_c。

步骤6：重复步骤2～步骤5，直到遍历完T_p中的所有三角形。

由于网格表面三角形通常非常小，而人工圈选的多边形相对较大，实际应用中，步骤4-5能很好逼近R边缘也即物体边缘。

实施例三

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种基于纹理的交互式网格模型裁切装置，由于此装置解决问题的原理与前述一种基于纹理的交互式网格模型裁切方法相似，因此，该系统的实施可以按照前述方法的具体步骤实现，重复之处不再赘述。

本实施例的基于纹理的交互式网格基于纹理的交互式网格模型裁切装置，包括：网格投影模块、背景分离模块、三角形筛选模块、第一表面网格处理模块、第二表面网格处理模块及新表面网格生成模块。其中，所述网格投影模块，用于根据重建的物体三维模型的表面网格与纹理图像之间的对应关系，将所述表面网格中的网格三角形投影到所述纹理图像上，得到纹理图像中纹理三角形构成的纹理三角形集合；所述背景分离模块，用于在投影后的所述纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域；所述前景为要重建的物体纹理图像，所述背景为要重建的物体以外的纹理图像；所述三角形筛选模块，用于遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形和与多边形区域边缘相交的纹理三角形；所述第一表面网格处理模块，用于删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形；所述第二表面网格处理模块，用于拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形；所述新表面网格生成模块，用于将所有剩余的网格三角形构成所述要三维重建的物体的新的表面网格。其根据三维网格与纹理图像的对应关系在二维的纹理纹理图像上对网格进行处理，处理复杂度降低，处理精度更高。

实施例四

本发明同时还提供一种三维建模的方法，使用前述任一实施例的基于纹理的交互式网格模型裁切方法对重建的物体模型的表面网格进行裁切，根据纹理图像与表面网格的对应关系，用纹理图像与裁切后的表面网格生成要建模物体的三维模型。

实施例五

基于同一发明构思，还提供一种用于三维建模的设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现前述的三维建模的方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于纹理的三维模型裁切装置，其特征在于，所述装置包括：

三角形筛选模块，用于遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形和与多边形区域边缘相交的纹理三角形；

第一表面网格处理模块，用于删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形；

新表面网格生成模块，用于将所有删除拆分后剩余的网格三角形构成所述要三维重建的物体的新的表面网格。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

网格投影模块，用于根据重建的物体三维模型的表面网格与纹理图像之间的对应关系，将所述表面网格中的网格三角形投影到所述纹理图像上，得到纹理图像中纹理三角形构成的纹理三角形集合；

背景分离模块，用于在投影后的所述纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域；所述前景为要重建的物体纹理图像，所述背景为要重建的物体以外的纹理图像；

第二表面网格处理模块，用于拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

在投影后的所述纹理图像上沿前景边缘圈选出仅包含背景的一个多边形区域，所述前景为要重建的物体纹理图像，所述背景为要重建的物体以外的纹理图像；

遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出与多边形区域边缘相交的纹理三角形；

拆分与多边形区域边缘相交的纹理三角形以及对应的表面网格三角形，并删除拆分出的落在多边形区域内的纹理三角形对应的表面网格中的拆分后的网格三角形。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形；

根据所述纹理三角形的拆分对所述表面网格进行对应拆分，得到拆分网格三角形；

筛选出落在所述多边形区域内的拆分纹理三角形；

删除所述落在所述多边形区内的拆分纹理三角形对应的拆分网格三角形。

5.根据前述权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出落在所述多边形区域中的纹理三角形，删除所述表面网格中与所述落在所述多边形区域中的纹理三角形对应的网格三角形。

6.根据前述权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，仅有一条边上与所述多边形区域边缘有交点时，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

将距离最远的两个交点分别与相对的顶点连接，将原纹理三角形拆分成三个所述拆分三角形。

7.根据前述权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，仅有两条边上与所述多边形区域边缘有交点时，将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

当所述纹理三角形有两条边上分别有一个交点时，连接两个交点及其中一个交点与对应顶点，将原纹理三角形拆分成三个所述拆分纹理三角形；

当所述纹理三角形一条边上有一个交点，还有一条边上有两个或两个以上交点时，将所述两个以上交点中相距最远的两个交点分别连接与其所在边相对的顶点，且所述相距最远的两个交点中的一个连接另一条边上的交点，将原纹理三角形拆分成四个所述拆分纹理三角形；

当所述纹理三角形有两条边上分别有两个以上交点时，成“之”字型连接每条边上相距最远的两个交点，且最后一个交点连接与其所在边相对的顶点，将原纹理三角形拆分成五个所述拆分纹理三角形。

9.根据前述权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，遍历所述纹理三角形集合中的所有纹理三角形，筛选出的与多边形区域边缘相交的纹理三角形，有三条边上与所述多边形区域边缘有交点时，将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述将所述纹理三角形与所述多边形区域的交点与原顶点共同组成多个拆分纹理三角形，包括：

当所述纹理三角形三条边上各有一个交点时，顺次连接每个所述交点，将原纹理三角形拆分成四个所述拆分三角形；

当所述纹理三角形两条边上各有一个交点，另一条边上有两个或两个以上交点时，用其中一条边上的一个交点连接另一边上的一个交点及两个或两个以上交点中距离最远的两个交点，且另一条边上的一个交点连接两个以上交点中最近的交点，将原纹理三角形拆分成五个所述拆分三角形；

当所述纹理三角形其中一条边上有一个交点，另外两条边上有两个或两个以上交点时，分别选取另外两条边上距离最远的两个交点，用所述一个交点连接另外两条边上选取的四个交点，且拥有多个交点的两条边上相邻的两个交点互相连接，将原纹理三角形拆分成六个所述拆分三角形；

当所纹理三角形三条边上分别有两个或两个以上交点时，分别选取每条边上距离最远的两个交点，用其中一条边上一个交点连接另外两条边上顺次的三个交点，用该条边上另一个交点连接另外两条上未连接的交点及其所在边上的另一个交点，将原纹理三角形拆分成七个所述拆分三角形。

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