一种基于三维模型进行轻量化的方法与流程

1.本发明涉及工业设计、工艺和生产领域，尤其涉及一种基于三维模型进行轻量化的方法。


背景技术：

2.工程师进行产品三维模型设计时，产品的所有信息和细节都必须包含在三维模型中，便于工程师根据三维模型就能直接获取需要的所有信息。这种设计三维模型的方法存在以下弊端：1、产品的所有信息都包含在三维模型中，会导致三维模型结构复杂，占用的电脑内存大，进行加载和修改位置等操作会卡顿，影响设计效率；2、三维模型在不同场景中有不同的要求，有的场景需要三维模型所包含的信息越详细越好，不考虑三维模型对硬件、内存以及加载时间的要求；有的场景需要三维模型对硬件和内存的要求尽可能的小、显示的速度尽可能的快，比如模拟装配、模拟位置放置等，而设计人员提供的详细三维模型不适用于这类情况；


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于三维模型进行轻量化的方法。
4.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于三维模型进行轻量化的方法，包含如下步骤：s1：导入三维模型通用格式文件；所述三维模型通用格式文件是指国际或行业中有明确数据格式规范的三维模型文件，这些文件能够通用到各种三维设计和仿真软件中；工程师将设计的产品的三维模型通用格式文件导入到三维设计软件或仿真软件中；s2：获取三维模型中的几何数据；解析三维模型通用格式文件，获取三维模型的几何数据；所述三维模型的几何数据包括三维模型的实体面信息、实体面的拓扑三角面片信息；所述实体面信息包括面积、类型等；所述类型包括平面、曲面等；所述实体面的拓扑三角面片信息包括三角面片的各个三维点坐标等；s3：简化几何数据；将获取的三维模型的数据进行过滤和简化，包括如下子步骤：s31：过滤非必要面；工程师根据三维模型的具体要求设定一个面积过滤值；比较三维模型各个面的面积与设定的面积过滤值的大小，将三维模型中小于面积
过滤值的面判定为非必要面，大于面积过滤值的面判定为必要面，过滤掉非必要面；s32：用简单面替换复杂面；所述简单面是指平面；所述复杂面是指非平面；将三维模型中类型为圆弧面、b样条曲面等非平面用平面替代；通过用平面代替非平面，由于平面数据的复杂程度远远低于非平面，可以极大地降低三维模型的复杂程度；s33：减少构成三维模型的三角面片数量；所述三维模型的外形由每个实体面分割的拓扑三角面片的集合组成；所述三角面片由三个三维点组成；s331：设定一个点过滤值；工程师根据三维模型的具体要求设定点过滤值；s332：判断三维模型包含的三维点是否为非必要点，过滤非必要点；根据三维点的距离公式计算各个三维点之间的距离，如果三维点不存在任意另一个三维点与其的距离小于点过滤值，则判定这个三维点为必要点；如果三维点存在任意另一个三维点与其的距离小于点过滤值，则判定这两个三维点为一组非必要点；过滤掉一组非必要点中的任意一个三维点，用剩余的另一个点取代过滤掉的三维点，作为三角面片的顶点；依次判断，直至三维模型中的三维点都为必要点，通过三维点的减少实现三角面片数量的减少；s4：生成简化版的三维模型通用格式文件；工程师根据通用格式文件的数据规范要求删除过滤的非必要面的数据、将复杂面的数据修改为替换的简单面的数据，实现三维模型通用格式文件的修改，生成简化版的三维模型通用格式文件。
5.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提出的一种基于三维模型进行轻量化的方法，将复杂模型转换为轻量化模型，降低了三维模型复杂度，减少了三维模型所占用的电脑内存，降低了对三维模型进行加载和修改操作时的卡顿频率，提高三维模型设计效率；通过本发明提出的方法可以使三维模型适用于各种场景，在对三维模型细节要求高、不考虑三维模型对硬件、内存以及加载时间的场景中，不进行轻量化；在对三维模型细节要求低、考虑三维模型对硬件、内存以及加载时间的场景中，使用轻量化模型，完成模型的快速展示、占位、移动等操作，解决了三维模型不适用于对硬件、内存以及加载时间有要求的场景的的问题。
附图说明
6.图1为本发明一种基于三维模型进行轻量化的方法的步骤流程图；
实施方式
7.为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细
说明如下。
8.一种基于三维模型进行轻量化的方法，包括以下步骤：s1：导入三维模型通用格式文件；所述三维模型通用格式文件是指国际或行业中有明确数据格式规范的三维模型文件；例如iges、step、stl等格式文件，这些文件能够通用到各种三维设计和仿真软件中，能使轻量化的功能得到最广泛的应用；工程师将设计的产品的三维模型通用格式文件导入到三维设计软件或仿真软件中；s2：获取三维模型中的几何数据；解析三维模型通用格式文件，获取三维模型的几何数据；所述三维模型的几何数据包括三维模型的实体面信息、实体面的拓扑三角面片信息；所述实体面信息包括面积、类型等；所述类型包括平面、曲面等；所述实体面的拓扑三角面片信息包括三角面片的各个三维点坐标等；s3：简化几何数据；将获取的三维模型的数据进行过滤和简化，包括如下子步骤：s31：过滤非必要面；工程师根据三维模型的具体要求设定一个面积过滤值；比较三维模型各个面的面积与设定的面积过滤值的大小，将三维模型中小于面积过滤值的面判定为非必要面，大于面积过滤值的面判定为必要面，过滤掉非必要面；三维模型中有些面的面积很小，过滤以后不会影响三维模型的整体造型，同时，面的数量减少了，整个模型内存减小了，复杂度降低了，达到轻量化模型的目的；s32：用简单面替换复杂面；所述简单面是指平面；所述复杂面是指非平面；将三维模型中类型为圆弧面、b样条曲面等非平面用平面替代；三维模型中，平面的数据只要平面上的几个空间点就能表示，但是圆弧和b样条曲面就要分解为拓扑三角形的数据来表示，平面的数据复杂度远低于非平面，通过用平面替代圆弧面和b样条曲面等非平面，极大的降低三维模型的复杂程度；进一步的，如果三维模型中存在面与面贴在一起，且贴合的面中存在被完全覆盖的面，则过滤掉完全被覆盖的面且不影响模型的视觉效果，减少了三维模的面，进一步实现了模型轻量化；s33：减少构成三维模型的三角面片数量；所述三维模型的外形由每个实体面分割的拓扑三角面片的集合组成；所述三角面片由三个三维点组成；s331：设定一个点过滤值；工程师根据三维模型的具体要求设定点过滤值；s332：判断三维模型包含的三维点是否为非必要点，过滤非必要点；
根据三维点的距离公式根据获取到的三角面片的三维点坐标计算各个三维点之间的距离，如果三维点不存在任意另一个三维点与其的距离小于点过滤值，则判定这个三维点为必要点；设三维点a的坐标为（x1，y1，z1）、三维点b的坐标为（x2，y2，z2），则三维点a和三维点b之间的距离为：
9.如果三维点存在任意另一个三维点与其的距离小于点过滤值，则判定这两个三维点为一组非必要点；过滤掉一组非必要点中的任意一个三维点，用剩余的另一个点取代过滤掉的三维点，作为三角面片的顶点；依次判断，直至三维模型中的三维点都为必要点；通过计算三维点之间的距离，过滤非必要点，实现三维点的减少从而达到三角面片数量的减少，实现三维模型的轻量化，降低三维模型复杂度；s4：生成简化版的三维模型通用格式文件；工程师根据三维模型通用格式文件的数据规范要求删除过滤的非必要面的数据、将复杂面的数据修改为替换的简单面的数据，实现三维模型通用格式文件的修改，生成简化版的三维模型通用格式文件。
10.进一步的，在对三维模型通用格式文件进行修改前，预先复制一份，对其中一份进行修改，最终得到两份三维模型通用格式文件，一份为未经过简化的原始三维模型通用格式文件，一份为经过简化的轻量化三维模型通用格式文件；通过生成两份三维模型通用格式文件，工程师后续可以根据实际情况进行选择使用，如果是需要展示三维模型详细信息的场景，则使用未经过简化的原始三维模型通用格式文件；如果是不需要详细信息、只进行简单展示或对内存、硬件要求高的场景，则使用经过简化的轻量化三维模型通用格式文件，可以使三维模型满足各种场景需求。
11.本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

技术特征：
1.一种基于三维模型进行轻量化的方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：导入三维模型通用格式文件；所述三维模型通用格式文件是指国际或行业中有明确数据格式规范的三维模型文件，这些文件能够通用到各种三维设计和仿真软件中；工程师将设计的产品的三维模型通用格式文件导入到三维设计软件或仿真软件中；s2：获取三维模型中的几何数据；解析三维模型通用格式文件，获取三维模型的几何数据；所述三维模型的几何数据包括三维模型的实体面信息、实体面的拓扑三角面片信息；所述实体面信息包括面积、类型；所述类型包括平面、曲面；所述实体面的拓扑三角面片信息包括三角面片的各个三维点坐标；s3：简化几何数据；将获取的三维模型的数据进行过滤和简化，包括如下子步骤：s31：过滤非必要面；设定一个面积过滤值，过滤三维模型中面积小于这个面积过滤值的面；s32：用简单面替换复杂面；所述简单面是指平面；所述复杂面是指非平面；将三维模型中非平面用平面替代；s33：减少构成三维模型的三角面片数量；所述三角面片由三个三维点组成；设置一个点过滤值；如果三维模型中任意两点之间的距离小于点过滤值，则过滤掉这两个三维点中的任意一个三维点，用剩下的三维点取代过滤掉的三维点，作为三角形面片的顶点；s4：生成简化版的三维模型通用格式文件；工程师根据通用格式文件的数据规范要求删除过滤的非必要面的数据、将复杂面的数据修改为替换的简单面的数据，实现三维模型通用格式文件的修改，生成简化版的三维模型通用格式文件。2.如权利要求1所述的一种基于三维模型进行轻量化的方法，其特征在于：步骤s31中，工程师根据三维模型的具体要求设定一个面积过滤值；比较三维模型各个面的面积与设定的面积过滤值的大小，将三维模型中小于面积过滤值的面判定为非必要面，大于面积过滤值的面判定为必要面，过滤掉非必要面。3.如权利要求1所述的一种基于三维模型进行轻量化的方法，其特征在于：步骤s33包括如下子步骤：工程师根据三维模型的具体要求设定点过滤值；s331：设定一个点过滤值；s332：判断三维模型包含的三维点是否为非必要点，过滤非必要点。4.如权利要求1所述的一种基于三维模型进行轻量化的方法，其特征在于：步骤s4中，在对三维模型通用格式文件进行修改前，预先复制一份，对其中一份进行修
改，最终得到两份三维模型通用格式文件，一份为未经过简化的原始三维模型通用格式文件，一份为经过简化的轻量化三维模型通用格式文件。5.如权利要求3所述的一种基于三维模型进行轻量化的方法，其特征在于：步骤s332中，根据三维点的距离公式计算各个三维点之间的距离，如果三维点不存在任意另一个三维点与其的距离小于点过滤值，则判定这个三维点为必要点；如果三维点存在任意另一个三维点与其的距离小于点过滤值，则判定这两个三维点为一组非必要点；过滤掉一组非必要点中的任意一个三维点，用剩余的另一个点取代过滤掉的三维点，作为三角面片的顶点；依次判断，直至三维模型中的三维点都为必要点，通过三维点的减少实现三角面片数量的减少。6.如权利要求1所述的一种基于三维模型进行轻量化的方法，其特征在于：步骤s33中，所述三维模型的外形由每个实体面分割的拓扑三角面片的集合组成。

技术总结
本发明提供一种基于三维模型进行轻量化的方法，包括以下步骤：S1：导入三维模型通用格式文件；S2：获取三维模型中的几何数据；S3：简化几何数据；S4：生成简化版的三维模型通用格式文件；本发明提出的一种基于三维模型进行轻量化的方法，将复杂模型转换为轻量化模型，降低了三维模型复杂度，减少了三维模型所占用的电脑内存，降低了对三维模型进行加载和修改操作时的卡顿频率，提高三维模型设计效率；通过本发明提出的方法可以使三维模型适用于各种场景，使用轻量化模型，完成模型的快速展示、占位、移动等操作，解决了三维模型不适用于对硬件、内存以及加载时间有要求的场景的的问题。内存以及加载时间有要求的场景的的问题。内存以及加载时间有要求的场景的的问题。


技术研发人员：杨松贵 李俊
受保护的技术使用者：南京维拓科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/12