[發明專利]不規則三角網曲面幾何拓撲一致分析方法及系統

有效

• 申請號: 201711061531.1
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107767458B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 陳樹銘;張樂;陳超東;葉望;楊宇文
• 申請（專利權）人: 陳樹銘
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 北京中企鴻陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11487
• 代理人: 郭鴻雁

本發明提出了一種不規則三角網曲面幾何拓撲一致分析方法及系統，包括：輸入給定曲面模型及進行布爾運算與切割分析的參數信息；判斷給定曲面模型是否為不規則三角網曲面模型；根據進行布爾運算與切割分析的參數信息，計算該布爾運算與切割分析得到所有交點集合；統計存在計算交點的所有已知三角面的序號集合和不存在計算交點的所有已知三角面的序號集合；統計得到每一個存在計算交點的三角面范圍內的所有交點集合，所有細分三角網頂點集合、所有細分三角面集合；計算得到布爾運算與切割分析后的不規則三角網曲面模型。本發明是實現各專業應用領域中多種三維復雜模型構建統一的幾何拓撲一致性模型的核心支撐技術。

技術領域

本發明涉及計算機三維技術領域，特別涉及一種不規則三角網曲面幾何拓撲一致分析方法及系統。

背景技術

目前三維技術已經被廣泛的應用到建筑BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)、數字城市、數字地球、數字礦山、數字虛擬人、三維柔性定制、機器三維設計等各個領域的可視化瀏覽、查詢與仿真系統中。計算機三維技術中的一個核心原理，就是構建一系列的三角網來代表局部區域，從而通過全局關聯的三角網來表征整體的三維幾何模型。依據幾何理論可知，一個空間三角形確定一個平面方程，也就是說計算機中的復雜三維幾何模型，是通過一系列平面三角網模型來表征的。即，復雜三維幾何模型上任意點的(X,Y,Z)三維坐標，包含三個坐標值，如果其中的兩個坐標值是確定的，第三個坐標值則可通過該點所在的三角形平面間接計算得到。

目前各種類型的三維軟件系統主要應用于各類模型的三維可視化瀏覽、查詢與仿真等，實質是提供一系列的可視化模型用于人的交互式決策與分析，三維模型本身并不直接參與到專業的精準分析中，三維模型的微觀精度差異不對這類型應用產生影響。所以目前相關三維軟件系統中，針對給定的超過一定三角形數量規模的三維不規則三角網曲面模型，進行空間布爾運算與拓撲分析時，一般只在三維空間模型的相應分析邊界上能夠保證布爾運算與切割分析的拓撲一致性。而在邊界內部的相關幾何拓撲性會得到改變，使得某些區域空間點在布爾運算與切割分析時對應的前后兩組模型中的所處的平面方程會發生改變。也就是說復雜三維幾何模型上任意點的(X,Y,Z)三維坐標，由于只有兩個坐標值是確定的，而第三個坐標值是通過其所在的平面方程所間接計算出來的，這樣會導致同一個空間點在分析前后會有一個坐標值發生改變。

如圖1所示，實線表示初始三角網曲面模型，點線表示切割區域，虛線表示非拓撲一致切割后得到的部分三角網曲面模型；在初始三角網曲面模型中，O點的坐標由三角面ABC所確定。經過矩形切割后，O點的坐標由三角面ADE所確定；而三角面ABC與三角面ADE是不共面的，導致了O點的坐標在切割前后發生了改變。

顯然，這種技術實現方式無法適用于三維復雜矢量模型用于各專業領域的精準設計、計算、分析、制造與控制等應用。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種不規則三角網曲面幾何拓撲一致分析方法及系統。

為了實現上述目的，本發明一方面的實施例提供一種不規則三角網曲面幾何拓撲一致分析方法，包括如下步驟：

步驟S1，輸入給定曲面模型A₀及進行布爾運算與切割分析的參數信息C；

步驟S2，判斷所述給定曲面模型A₀是否為不規則三角網曲面模型A，如果是則執行步驟S3，否則將所述給定曲面模型A₀轉換為不規則三角網曲面模型A后執行步驟S3，所述不規則三角網曲面模型A由I個三角面α_i組成，記為：