[發(fā)明專利]一種有限元節(jié)點坐標快速提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710064476.5
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106909720B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王友善;崔志博;吳健;粟本龍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工大泰銘科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/12
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 李建華

1.一種有限元節(jié)點坐標快速提取方法，包括如下步驟：

在CAD圖形軟件下，對二維幾何模型劃分網(wǎng)格，原模型和網(wǎng)格線為不同顏色，截取劃分好網(wǎng)格的模型的圖片，通過圖像處理識別原模型線條，再次識別網(wǎng)格線線條，最后將兩個圖像疊加，通過識別像素點值的變化來確定各節(jié)點之間的相對位置，然后通過坐標變換，獲得節(jié)點的真正坐標；

上述步驟具體包括：

第一步：獲得劃分好網(wǎng)格的模型幾何圖像，在CAD軟件中，將原始模型圖像的線條設(shè)置為黑色，對模型進行網(wǎng)格劃分，新繪制的網(wǎng)格線使用紅色的線條，截取劃分好網(wǎng)格的模型的圖像，保存為圖像文件；

第二步：對圖像進行灰度處理，獲得圖像像素矩陣數(shù)據(jù)，讀取第一步中獲得的圖片，并讀取灰度值，獲得圖像上數(shù)據(jù)點的矩陣維數(shù)為M×N，并且獲得矩陣中各個點的數(shù)值；

第三步：對圖像數(shù)據(jù)進行二值化處理；

第四步：提取圖像中線段的交點；

第五步：提取圖像的邊界點，找到圖像最高點T(a,b)、圖像最低點B(c,d)、圖像最右點R(e,f)和圖像最左點L(g,h)，記錄下其所處的矩陣的位置；

第六步：進行坐標變換，確定交點的實際位置；

所述第六步具體為：通過第四步得到交點的相對位置，利用L點與R點所處的矩陣位置可得這兩點的列坐標差值ΔN，利用T點與B點所處的矩陣位置可得T點和B點之間的行坐標差值ΔM；從CAD原始模型上測得L點與R點之間的實際橫向距離為Δx，T點和B點之間的實際縱向距離為Δy，則由此可以得到每個像素占據(jù)的實際橫向長度m和縱向長度n分別為：

m＝Δx/ΔN,n＝Δy/ΔM；

同時，再輸入L點的實際橫坐標值Lx和B點的實際縱坐標值Ly，則提取出的交點E(i,j)的實際位置為：

X＝Lx+m×(i-g),Y＝X＝Ly+m×(j-c)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括第七步：去除重復(fù)的交點。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述第一步中，將模型劃分為三角形單元或四邊形單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述第一步中，將截取劃分好網(wǎng)格的模型的圖像，保存為.jpg、.bmp或.tiff格式的圖像文件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述第一步中，圖像像素不低于96dpi。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述第三步中，對圖像數(shù)據(jù)進行二值化處理：將圖像轉(zhuǎn)化為具有兩個值的黑白圖像，1代表顏色為白色，0代表黑色；從圖像中識別出黑色的原模型線條，此時圖像矩陣為A；使黑色和紅色顏色反轉(zhuǎn)，識別出同時包含紅色線條的圖像矩陣，此矩陣為B；此時矩陣A和矩陣B有相同的維數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述第四步中提取圖像中線段的交點為：使用A矩陣與B矩陣相加，獲得新的矩陣C，檢測矩陣C中數(shù)值為0的元素，其所處位置即為交點。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，述第七步中去除重復(fù)的交點為比較檢測出的交點的矩陣相對位置，如果相鄰兩個交點的橫向或縱向位置相差±1個像素值之內(nèi)，則只保留行數(shù)和列數(shù)最小的一個；如果有連續(xù)的多個交點，則取其靠近局部中心的像素點為交點。