[發明專利]一種支持體參數化模型表達的翼面數據結構構建方法

在審

• 申請號: 202210767627.4
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115017372A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 陳龍;燕楠
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06F16/901
• 分類號: G06F16/901;G06F16/903;G06F16/23;G06F30/17;G06T17/00
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 梁劍

本發明公開了一種支持體參數化模型表達的翼面數據結構構建方法，包括：該數據結構提取和存儲體參數化模型的幾何、拓撲和參數化3類信息,其中幾何信息包括體參數化模型的節點矢量、階數與控制點,拓撲信息為體參數化模型子片之間的曲面共享信息,參數化信息為子片的參數方向。然后使用類似邊界表達模型的翼邊數據結構來存儲,形成支撐體參數化模型的翼面數據結構,基于該數據結構實現體參數化模型的查詢、插入、細化與刪除等操作。根據本發明，結構簡單合理，具有良好的時間和空間效率,為復雜體參數化模型的構建及應用提供良好的支撐。

技術領域

本發明涉及計算機圖形的技術領域，特別涉及一種支持體參數化模型表達的翼面數據結構構建方法。

背景技術

在模型設計領域，模型表達方式有點云表達、線框表達、邊界表達法(B-rep)、構造實體表達(CSG)、參數化表達等方法,仿真領域主要是有限元網格模型表達。

體參數化建模已經有較多相關工作。有面向邊界表達模型的重建式建模方法,利用各種優化方法生成適用于等幾何分析的體參數化模型。以及創建式建模方法，利用交互造型方法生成適應于等幾何分析的體參數化模型。拓撲分割方法進行體參數化模型構建，該方法可以保證模型的細節特征和拓撲結構。也有在B樣條基礎上進行擴展，使用T樣條、PHT樣條等不同的樣條基函數來進行體參數化模型構建。

目前針對體參數化模型數據結構的工作較少，缺少一種高效、簡潔的數據結構來表達體參數化模型中的幾何、拓撲以及參數化信息。本文通過借鑒和拓展B-rep中常用的翼邊數據結構，提出一種支撐體參數化模型的翼面數據結構。翼邊數據結構以邊為核心來組織數據，而體參數化模型被劃分為若干類六面體子片，因此需要以子片之間的共享面為核心組織數據。

發明內容

針對現有技術中存在的不足之處，本發明的目的是提供一種支持體參數化模型表達的翼面數據結構構建方法，具有良好的時間和空間效率,為復雜體參數化模型的構建及應用提供良好的支撐。為了實現根據本發明的上述目的和其他優點，提供了一種支持體參數化模型表達的翼面數據結構構建方法，包括：

S1、基于有向圖的翼面數據結構進行提取數據結構的幾何信息，將輸入的體參數化模型分為若干子片，將每個子片中控制點；

S2、提取拓撲信息，獲取子片幾何信息之后提取出子片表面信息；

S3、提取參數信息，指定模型中任意子片為基準片，使用參數化信息提取算法將其余子片的參數信息和基準片統一。

優選的，步驟S1中提取的子片信息包括控制點、節點矢量、階數，且將提取的重要信息通過索引數組壓縮，將壓縮后的數據信息放入子片存儲。

優選的，步驟S2中將每個子片表面視為一個離散點集合，使用Hausdorff距離公式計算子片表面之間距離，距離最近的兩個子片表面作為鄰接面，兩個子片作為鄰接片。

優選的，通過采用NURBS作為形函數，建立參數域到物理域的映射關系可構建NURBS體，多個NURBS體合并組成完整的體參數化模型。

優選的，步驟S3中參數化信息的提取是對體集合中元素的控制點排序，通過對比鄰接片的控制點得到輔助順序，隨后按照輔助順序重新對待排序片內控制點排序。

優選的，在數據結構構建結束后進行數據結構快速查詢操作、數據結構的深度遍歷和廣度遍歷及數據結構的模型修改。

優選的，所述數據結構快速查詢操作包括進行點、線、面、子片的查詢，統一為給定任意目標之后查詢該目標在模型的哪些子片中；

數據結構的深度遍歷和廣度遍歷包括給定當前子片和任意當前子片的表面編號，以表面編號為方向，當前片為起點進行深度遍歷，查找操作結果為深度遍歷路徑上所有的子片；

數據結構的模型修改包括建立在翼面結構之上的修改可以提供多種選項，修改根據修改方向分為3種。