一种3D空间物体渲染方法、系统、电子设备及介质与流程

本发明涉及计算机辅助，特别是涉及一种3d空间物体渲染方法、系统、电子设备及介质。

背景技术：

1、在cad软件中，曲面连续性可视化是可以通过斑马条纹直观的观察到，这是判断3d物体表面是否连续的一种方法，但是在现有技术中，是通过对斑马条纹使用预计算uv贴图方法来判断3d物体表面是否连续的，该方式的计算速度慢，使得判断3d物体表面是否连续的效率很低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种3d空间物体渲染方法、系统、电子设备及介质，能够提高在cad软件中3d物体表面渲染的效率，且可以基于本发明中的思路，扩展到参考圆柱体，参考立方体等包围盒场景，本发明只以参考球场景作为具体描述。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种3d空间物体渲染方法，所述检测方法包括：

4、获取目标空间物体的包围盒；

5、根据所述目标空间物体的包围盒的参考盒中心点坐标为球心，以预设数值为半径，构建目标空间物体的参考球；

6、以所述球心所在的预设截面作为参考平面，根据预设角度，获取所述目标空间物体的参考球的斑马条纹，得到球体斑马条纹空间分布；

7、根据所述目标空间物体的表面渲染点与各所述表面渲染点对应的法向量，确定各所述表面渲染点的法向量方向与所述目标空间物体的参考球的交点；

8、根据各所述交点的坐标和所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色；

9、根据所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色，对所述目标空间物体的表面进行渲染。

10、可选地，根据各所述交点的坐标和所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色，具体包括：

11、根据各所述交点的坐标和所述目标空间物体的参考球的球心的坐标，确定所述表面渲染点对应的参考平面的投影角度；

12、根据所述表面渲染点对应的参考平面的投影角度和所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色。

13、可选地，当所述球体斑马条纹空间分布为横向时，所述投影角度为：

14、θ＝arccos((p交.y-p1.y)/r1)；

15、当所述球体斑马条纹空间分布为纵向时，所述投影角度为：

16、β＝arcsin((p交.y-p1.y)/r1)；

17、其中，θ为水平投影角度，β为竖直投影角度；r1为目标空间物体的参考球的半径；p交.y为交点p交在y方向的坐标，p1.y为目标空间物体的参考球的球心p1在y方向的坐标。

18、可选地，根据所述表面渲染点对应的参考平面的投影角度和所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色，具体包括：

19、根据所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点对应的参考平面的投影角度对应的斑马条纹的颜色；

20、根据所述对应的斑马条纹的颜色，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色。

21、可选地，确定所述表面渲染点的法向量方向与所述目标空间物体的参考球的交点的公式为：

22、p2+t×n2-p1＝r1；

23、p交＝p2+t×n2；

24、其中，p2为渲染点坐标，n2为法向量，p1为目标空间物体的参考球的球心，r1为目标空间物体的参考球的半径，t为中间变量，p交为交点坐标。

25、一种3d空间物体渲染系统，应用上述的3d空间物体渲染方法，所述检测系统包括：

26、第一获取模块，用于获取目标空间物体的包围盒；

27、构建模块，用于根据所述目标空间物体的包围盒的参考盒中心点坐标为球心，以预设数值为半径，构建目标空间物体的参考球；

28、第二获取模块，用于以所述球心所在的预设截面作为参考平面，根据预设角度，获取所述目标空间物体的参考球的斑马条纹，得到球体斑马条纹空间分布；

29、交点确定模块，用于根据所述目标空间物体的表面渲染点与所述表面渲染点对应的法向量，确定所述表面渲染点的法向量方向与所述目标空间物体的参考球的交点；

30、颜色确定模块，用于根据所述交点的坐标和所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色；

31、渲染模块，用于根据所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色，对所述目标空间物体的表面进行渲染。

32、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的3d空间物体渲染方法。

33、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的3d空间物体渲染方法。

34、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

35、本发明首先获取目标空间物体的包围盒；根据目标空间物体的包围盒的参考盒中心点坐标为球心，以预设数值为半径，构建目标空间物体的参考球；然后以球心所在的预设截面作为参考平面，根据预设角度，获取目标空间物体的参考球的斑马条纹，得到球体斑马条纹空间分布；进一步地，根据目标空间物体的表面渲染点与对应的法向量，确定表面渲染点的法向量方向与目标空间物体的参考球的交点；最后，根据交点的坐标和球体斑马条纹空间分布，确定渲染点的颜色；根据表面渲染点所在的三角形网格的颜色，对目标空间物体的表面进行渲染。根据渲染后的表面对3d物体表面是否连续的进行判断。由于所有计算都是在gpu中并行计算，所以本发明能够提高3d物体表面渲染的效率，当表面渲染的效率提高后，对3d物体表面是否连续的判断效率也相应提高了。

技术特征：

1.一种3d空间物体渲染方法，其特征在于，所述检测方法包括：

2.根据权利要求1所述的3d空间物体渲染方法，其特征在于，根据各所述交点的坐标和所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色，具体包括：

3.根据权利要求2所述的3d空间物体渲染方法，其特征在于，当所述球体斑马条纹空间分布为横向时，所述投影角度为：

4.根据权利要求2所述的3d空间物体渲染方法，其特征在于，根据所述表面渲染点对应的参考平面的投影角度和所述球体斑马条纹空间分布，确定所述表面渲染点所在的三角形网格的颜色，具体包括：

5.根据权利要求1所述的3d空间物体渲染方法，其特征在于，确定所述表面渲染点的法向量方向与所述目标空间物体的参考球的交点的公式为：

6.一种3d空间物体渲染系统，其特征在于，所述检测系统包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至5中任一项所述的3d空间物体渲染方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的3d空间物体渲染方法。

技术总结
本发明公开一种3D空间物体渲染方法、系统、电子设备及介质，涉及计算机辅助技术领域，方法包括：获取目标空间物体的包围盒；根据目标空间物体的包围盒的参考盒中心点坐标为球心，以预设数值为半径，构建目标空间物体的参考球；以球心所在的预设截面作为参考平面，根据预设角度，获取目标空间物体的参考球的斑马条纹，得到球体斑马条纹空间分布；根据目标空间物体的表面渲染点与对应的法向量，确定渲染点的法向量方向与目标空间物体的参考球的交点；根据交点的坐标和球体斑马条纹空间分布，确定三角形网格的颜色；根据三角形网格的颜色对目标空间物体的表面进行渲染。本发明所有计算都在GPU中并行计算，能够提高3D物体表面渲染的效率。

技术研发人员：钱行,蒋跃华
受保护的技术使用者：上海新迪数字技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17