一种高精度小动物3d模型拟合方法
技术领域
1.本发明涉及三维模型拟合，具体涉及一种高精度小动物3d模型拟合方法。
背景技术：
2.小动物的检测、三维模型的建立以及模型图像的重构在生物学、生态学以及医学等领域有着诸多应用需求，但是目前大部分的研究方向仍然偏向于人体三维模型的建立，这是因为相较于人类，小动物的种类更多，各个动物种类之间的差异较大，难以有效建立相应的三维模型。同时，由于小动物处于活跃状态，不像人类能够听从各种指令并做出相应的动作，以便于获取3d数据，因此小动物的3d建模难度较大。
3.目前，小动物三维模型的建立方法之一是通过三维扫描人工制作的三维模型来获取3d数据，从而建立小动物的3d模型。但是，这种方法获得的数据来源有限，使得模型缺乏真实性。此外，还有在动物图片上通过人工标记出关键点，利用这些关键点建立小动物的3d模型，然而上述这些方法普遍存在模型精度较低的缺陷。
技术实现要素：
4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种高精度小动物3d模型拟合方法，能够有效克服现有技术所存在的不能对小动物进行精准拟合以获得高精度三维模型的缺陷。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
8.一种高精度小动物3d模型拟合方法，包括以下步骤：
9.s1、获取三维模型基础数据，并确定三维模型基础数据对应的二维几何数据，以及二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系；
10.s2、基于二维几何数据生成三角剖分数据，并根据二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，确定三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系；
11.s3、根据三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系，生成三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型；
12.s4、基于三维模型基础数据计算出三维模型的模型骨架，并获取三维模型的表面特征；
13.s5、对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元，并对各三维模型单元进行组合得到三维模型基础数据对应的第二三维拟合模型；
14.s6、综合三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型、第二三维拟合模型得到最终三维拟合模型，并将三维模型的表面特征映射至最终三维拟合模型上，完成小动物三维模型的拟合。
15.优选地，s1中确定三维模型基础数据对应的二维几何数据，包括：
16.采用预设的共形映射算法，确定三维模型基础数据对应的二维几何数据。
17.优选地，s2中基于二维几何数据生成三角剖分数据，包括：
18.基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率生成三角剖分数据。
19.优选地，所述基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率生成三角剖分数据，包括：
20.基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率，将二维几何数据映射为测度几何数据，并对测度几何数据进行均匀采样；
21.根据二维几何数据与测度几何数据的关联关系，将各采样点映射为采样点几何数据，并计算采样点几何数据的三角剖分数据。
22.优选地，所述将二维几何数据映射为测度几何数据，包括：
23.计算二维几何数据中所有数据点处的表面积和曲率的加权和，将加权和作为各数据点的测度，并将各数据点测度对应的数据作为测度几何数据。
24.优选地，所述基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率生成三角剖分数据之前，包括：
25.基于三维模型基础数据中各数据点的位置信息和各数据点之间的连接关系，确定三维模型基础数据中各数据点处的表面积和曲率；
26.根据二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，确定二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率。
27.优选地，s5中对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元，包括：
28.获取模型骨架的形态，并根据模型骨架的形态提取带有模型骨架的三维模型；
29.采用谱系聚类算法对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元。
30.优选地，s5中对各三维模型单元进行组合得到三维模型基础数据对应的第二三维拟合模型，包括：
31.修改三维模型单元的三维尺寸，通过边界曲线对各三维模型单元进行拟合，得到组合的第二三维拟合模型。
32.优选地，当模型骨架的形态发生改变时，采用基于模型骨架和原始第二三维拟合模型的逆运算对形态改变的模型骨架进行处理，以获得形态改变后的第二三维拟合模型。
33.(三)有益效果
34.与现有技术相比，本发明所提供的一种高精度小动物3d模型拟合方法，具有以下有益效果：
35.1)获取三维模型基础数据，并确定三维模型基础数据对应的二维几何数据，以及二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，基于二维几何数据生成三角剖分数据，并根据二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，确定三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系，根据三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系，生成三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型，基于二维几何数据生成三角剖分数据使得压缩后的数据更多地保留了三维模型基础数据的细节特征，进而能够拟合出高精度的反映小动物细节的第一三维拟合模型；
36.2)基于三维模型基础数据计算出三维模型的模型骨架，并获取三维模型的表面特征，对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元，并对各三维模型单元进行组合得到三维模型基础数据对应的第二三维拟合模型，通过对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元，并对各三维模型单元进行组合能够更多地保留三维模型基础数据的动态特征，进而能够拟合出高精度的反映小动物形态的第二三维拟合模型；
37.3)综合三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型、第二三维拟合模型得到最终三维拟合模型，并将三维模型的表面特征映射至最终三维拟合模型上，完成小动物三维模型的拟合，通过对第一三维拟合模型、第二三维拟合模型进行模型融合，能够得到高精度的同时反映小动物细节、形态的最终三维拟合模型，实现对小动物的精准拟合。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明的流程示意图；
40.图2为本发明中根据三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系生成第一三维拟合模型的流程示意图；
41.图3为本发明中对各三维模型单元进行组合得到第二三维拟合模型的流程示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.一种高精度小动物3d模型拟合方法，如图1和图2所示，
①
获取三维模型基础数据，并确定三维模型基础数据对应的二维几何数据，以及二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系。
44.具体地，确定三维模型基础数据对应的二维几何数据，包括：
45.采用预设的共形映射算法，确定三维模型基础数据对应的二维几何数据。
46.②
基于二维几何数据生成三角剖分数据，并根据二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，确定三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系。
47.具体地，基于二维几何数据生成三角剖分数据，包括：
48.基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率生成三角剖分数据。
49.具体地，基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率生成三角剖分数据，包括：
50.基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率，将二维几何数据映射为测度几
何数据，并对测度几何数据进行均匀采样；
51.根据二维几何数据与测度几何数据的关联关系，将各采样点映射为采样点几何数据，并计算采样点几何数据的三角剖分数据。
52.具体地，将二维几何数据映射为测度几何数据，包括：
53.计算二维几何数据中所有数据点处的表面积和曲率的加权和，将加权和作为各数据点的测度，并将各数据点测度对应的数据作为测度几何数据。
54.本技术技术方案中，基于二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率生成三角剖分数据之前，包括：
55.基于三维模型基础数据中各数据点的位置信息和各数据点之间的连接关系，确定三维模型基础数据中各数据点处的表面积和曲率；
56.根据二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，确定二维几何数据中各数据点处的表面积和曲率。
57.③
根据三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系，生成三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型。
58.上述技术方案，获取三维模型基础数据，并确定三维模型基础数据对应的二维几何数据，以及二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，基于二维几何数据生成三角剖分数据，并根据二维几何数据与三维模型基础数据的关联关系，确定三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系，根据三角剖分数据与三维模型基础数据的关联关系，生成三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型，基于二维几何数据生成三角剖分数据使得压缩后的数据更多地保留了三维模型基础数据的细节特征，进而能够拟合出高精度的反映小动物细节的第一三维拟合模型。
59.如图1和图3所示，
④
于三维模型基础数据计算出三维模型的模型骨架，并获取三维模型的表面特征。
60.⑤
对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元，并对各三维模型单元进行组合得到三维模型基础数据对应的第二三维拟合模型。
61.1)对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元，包括：
62.获取模型骨架的形态，并根据模型骨架的形态提取带有模型骨架的三维模型；
63.采用谱系聚类算法对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元。
64.2)对各三维模型单元进行组合得到三维模型基础数据对应的第二三维拟合模型，包括：
65.修改三维模型单元的三维尺寸，通过边界曲线对各三维模型单元进行拟合，得到组合的第二三维拟合模型。
66.本技术技术方案中，当模型骨架的形态发生改变时，采用基于模型骨架和原始第二三维拟合模型的逆运算对形态改变的模型骨架进行处理，以获得形态改变后的第二三维拟合模型。
67.上述技术方案，基于三维模型基础数据计算出三维模型的模型骨架，并获取三维模型的表面特征，对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单
元，并对各三维模型单元进行组合得到三维模型基础数据对应的第二三维拟合模型，通过对带有模型骨架的三维模型进行拆分，得到带有模型骨架的三维模型单元，并对各三维模型单元进行组合能够更多地保留三维模型基础数据的动态特征，进而能够拟合出高精度的反映小动物形态的第二三维拟合模型。
68.如图1所示，
⑥
综合三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型、第二三维拟合模型得到最终三维拟合模型，并将三维模型的表面特征映射至最终三维拟合模型上，完成小动物三维模型的拟合。
69.上述技术方案，综合三维模型基础数据对应的第一三维拟合模型、第二三维拟合模型得到最终三维拟合模型，并将三维模型的表面特征映射至最终三维拟合模型上，完成小动物三维模型的拟合，通过对第一三维拟合模型、第二三维拟合模型进行模型融合，能够得到高精度的同时反映小动物细节、形态的最终三维拟合模型，实现对小动物的精准拟合。
70.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。