[發明專利]一種在拋物線方程中由三角面元數據生成立方網格數據的方法

無效

• 申請號: 201310006196.0
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN103914879A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 黃漢卿;馮鋒;戚湧;李千目;袁紅兵
• 申請（專利權）人: 無錫南理工科技發展有限公司
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

1.一種在拋物線方程中由三角面元數據生成立方網格數據的方法，其特征是它包括以下步驟：

（a）.讀入數據和確立剖分范圍的步驟：

獲取物體模型的三角面元剖分模型數據，包括面片數目、面片編號、每個面片包含的三個頂點的編號以及各頂點的坐標信息，根據前述信息得到該物體模型的外接長方體作為剖分范圍，所述的剖分范圍即物體模型的外接長方體由物體模型在X，Y，Z坐標軸上的上下界坐標x_l,x_h,y_l,y_h,z_l,z_h構成；

根據拋物線方程方法或者時域有限差分方法的計算要求（指的是剖分網格的精度即邊長嗎？），確定剖分網格的邊長大小δ(文中取0.1個波長)，再計算要剖分網格的數量，它由下面的公式確定：

n_x=(x_h-x_l)/δ????n_y=(y_h-y_l)/δ

n_z=(z_h-z_l)/δ????N=n_x×n_y×n_z

n_x,n_y，n_z分別為X，Y，Z坐標軸上剖分網格的數量，如果是整數，則直接獲取，如果不是整數，使用去余進位法進行取整；

在z₀=z_l-δ/2平面上，將x_l,x_h,y_l,y_h所構成的正方形進行n_x×n_y等分，得到n_x×n_y個正方形，再把每個正方形分為M=m×m個小方格；m=2或m=3；以各小方格的中心坐標為起點，沿正z軸方向作M條射向物體模型三角面元剖分模型的射線，獲得每一條射線與物體模型表面的相交情況，并將交點坐標存入數組；

（b）.求各條射線與整個物體模型的三角面元剖分模型的交點并且判斷該交點是否在面元內部的步驟：

求射線與三角面元的交點時，首先求各射線與三角面元所在平面的交點，然后再判斷該交點是否在三角面元內。先從目標的三角面元的數據文件中，讀取每一個三角面元，設為ABC的3頂點坐標，然后從3頂點坐標求得該三角面元所在平面的幾何方程，最后聯立平行于z軸的網格線l方程，就可求交點的坐標，設為P點；

判斷交點P是否在三角面元ABC內可利用xoy面內的投影來分析，設三角面元ABC和交點P在xoy面內的投影分別為A′B′C'和P′；

將P'與投影三角形A'B'C'的3個頂點可以構造3個矢量并依次形成矢量叉乘，即和若3者彼此同號表示交點P在三角面元ABC內；反之，則交點P不在三角面元ABC內。當P正好在三角面元ABC邊線上，3者中有一個為零。

（c）.生成立方體剖分網格

由三角面元數據模型數據出發建立目標的立方網格模型，判斷立方元胞是否位于目標內，生成一個M×n_z維數組；行對應每條射線，列對應各射線穿過的剖分網格；依次選取M條射線的每一條進行判斷，對于閉合形體，每對交點截取射線所得的線段就是目標的內部區域；以δ為步長，從外接長方體的最小Z坐標z_l開始,以網格中心為起點，沿射線方向放置邊長為δ的網格并依次對應數組中的各列，得出每個網格中心的坐標，取其Z坐標,對每一射線判斷此網格中心是否是在射線對應的線段內，如在則把數組中對應元素置為1，否則置為0；在比較完所有射線后，把各網格對應數組元素相加，如其值大于M/2，則表明網格在模型內部，否則在模型外部，記錄網格的中心坐標；遍歷XY平面上所有正方形n_x×n_y個，即能得到剖分數據，各網格疊加起來的模型即為剖分后的模型；

（d）.最后求出該立方網格模型的最外層邊界點，遍歷所有在模型內部網格上的點，如果以它為中心的邊長為2δ的大立方體表面上的26個點不全在模型內部，也不全在模型外部，則這個點就是邊界上的點。