专利名称：曲面网格化系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种影像量测系统及方法，尤其涉及一种曲面网格化系统及方法。
背景技术：
在三次元测量中，CAD曲面模型(待测物体三维模型)主要应用于测针仿真、离线编程、运动控制和影像量测，而这些应用需要CAD曲面模型做快速移动、缩放和旋转等动态变换。但是，在常规的CAD曲面模型网格化处理方法中，因网格化后的数据量超过了实际所 需的几十倍或上百倍，从而造成CAD曲面模型动态变换的计算量过大，使整个测量过程都会变得缓慢，更严重的后果可能是无法应用。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种曲面网格化系统，其可对待测物体的CAD曲面模型的网格化数据进行精简。鉴于以上内容，还有必要提供一种曲面网格化方法，其可对待测物体CAD曲面模型的网格化数据进行精简。一种曲面网格化系统，应用于计算装置中，该系统包括边界线取样点获取模块，用于从计算装置的存储器中获取待测物体的边界轮廓线的取样点，即边界线取样点；所述边界线取样点获取模块还用于根据获取的边界线取样点构建一个边界点链表;曲面取样点获取模块，用于获取待测物体的曲面的取样点，并构建一个曲面取样点队列；插入模块，用于将边界点链表中的取样点插入到曲面取样点队列中，获取若干个包围盒；交点计算模块，用于获取待测物体曲面的参数平面的V直线与边界轮廓线的交点，所述V直线是指平行于参数平面V方向的直线；及网格化模块，用于用每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点构建三角形。一种曲面网格化方法，运行于计算装置中，该方法包括如下步骤边界线取样点获取步骤，从计算装置的存储器中获取待测物体的边界轮廓线的取样点，即边界线取样点；边界点链表构建步骤，根据获取的边界线取样点构建一个边界点链表；曲面取样点获取步骤，获取待测物体的曲面的取样点，并构建一个曲面取样点队列；插入步骤，将边界点链表中的取样点插入到曲面取样点队列中，获取若干个包围盒;
交点计算步骤，获取待测物体曲面的参数平面的V直线与边界轮廓线的交点，所述V直线是指平行于参数平面V方向的直线；及网格化步骤，用每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点构建三角形。前述方法可以由电子设备(如电脑)执行，其中该电子设备具有附带了图形用户界面(⑶I)的显示屏幕、一个或多个处理器、存储器以及保存在存储器中用于执行这些方法的一个或多个模块、程序或指令集。在某些实施例中，该电子设备提供了包括无线通信在内的多种功能。用于执行前述方法的指令可以包含在被配置成由一个或多个处理器执行的计算机程序广品中。相较于现有技术，所述的曲面网格化系统及方法，其可对待测物体的CAD曲面模型的网格化数据进行精简，并在精减的过程中保持高精度的要求，以实现测量所需的速度， 提高了影像测量的效率。
图I是本发明计算装置的结构示意图。图2是曲面网格化系统的功能模块图。图3是本发明曲面网格化方法的较佳实施例的流程图。图4是图3中步骤SI的具体流程图。图5是步骤SI的示例图。图6是图3中步骤S2的具体流程图。图7是步骤S2的示例图。图8是图3中步骤S3的具体流程图。图9是步骤S3的示例图。图10是图3中步骤S4的具体流程图。图11是步骤S4的示例图。图12是图3中步骤S6的具体流程图。图13和图14是步骤S6的示例图。主要元件符号说明
计算装置P
显示设备20
输入设备22
存储器23
曲面网格化系统24
处理器2权利要求
1.一种曲面网格化系统，应用于计算装置中，其特征在于，该系统包括 边界线取样点获取模块，用于从计算装置的存储器中获取待测物体的边界轮廓线的取样点，即边界线取样点； 所述边界线取样点获取模块还用于根据获取的边界线取样点构建一个边界点链表； 曲面取样点获取模块，用于获取待测物体的曲面的取样点，并构建一个曲面取样点队列； 插入模块，用于将边界点链表中的取样点插入到曲面取样点队列中，获取若干个包围盒; 交点计算模块，用于获取待测物体曲面的参数平面的V直线与边界轮廓线的交点，所述V直线是指平行于参数平面V方向的直线；及 网格化模块，用于用每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点构建三角形。
2.如权利要求I所述的曲面网格化系统，其特征在于，该系统还包括输出模块，用于根据该待测物体曲面的参数方程将所有三角形顶点的二维UV坐标映射回三维空间曲面中的三维点坐标，并根据三角形顶点三维坐标输出三角网格化后的曲面。
3.如权利要求I所述的曲面网格化系统，其特征在于，所述边界线取样点获取模块获取边界线取样点包括 从存储器中读取待测物体的三维模型； 从该三维模型中读取待测物体的边界轮廓线； 从边界轮廓线中读取曲线，对曲线进行均匀布点以获取边界线取样点； 计算曲线上每两个取样点Pl和P2连线的中点P3，并计算该两个取样点在曲线上的中点P4 ； 当P3和P4的距离大于第一预设值时，将P4加入边界线取样点队列中(P1、P4、P2、···)；及 当曲线上的所有取样点计算完毕后，输出边界线取样点队列。
4.如权利要求I所述的曲面网格化系统，其特征在于，所述边界线取样点获取模块根据获取的边界线取样点构建一个边界点链表包括 从边界线取样点队列中读取边界线取样点； 根据边界线取样点数量构造一个链表； 将每个边界线取样点在边界线取样点队列中的下标插入该链表内部；及 将该链表连接成为一个环形链表。
5.如权利要求I所述的曲面网格化系统，其特征在于，所述曲面取样点获取模块获取待测物体的曲面的取样点，并构建一个曲面取样点队列包括 获取待测物体的曲面参数平面的U方向和V方向的控制点数量； 根据曲面参数平面U方向和V方向的控制点数量，获取U方向和V方向上的取样点；计算U方向和V方向上每两个取样点P' I和P' 2连线的中点P' 3，并计算P' 3到曲面的距离； 当P' 3到曲面的距离大于第二预设值时，将P' I和P' 2在曲线上的中点P' 4加入曲面取样点队列中(P' 1、P' 4、P' 2、...)；及 当曲面上U方向和V方向所有取样点计算完毕后，输出曲面取样点队列。
6.如权利要求I所述的曲面网格化系统，其特征在于，所述插入模块将边界点链表中的取样点插入到曲面取样点队列中，获取若干个包围盒包括 读取边界点链表与曲面取样点队列； 遍历曲面取样点队列，计算出所有取样点的横轴坐标最大值Umax和最小值Umin,并根据横轴坐标最大值Umax和最小值Umin及参数平面U方向的控制点数量U。，计算Ltl = (Umax-Umin) /Utl，对Ltl取整得到参数平面U方向的步长L，根据该U方向上的步长L用V直线将待测物体的参数平面分成若干个包围盒； 遍历边界点链表，获取每个边界线取样点的横轴坐标值U0,计算Pci = (U0-Umin) /L,对Pci取整得到P，将该边界线取样点的链表指针指向曲面取样点队列的位置P处； 当所有边界线取样点计算完毕后，输出更新后的边界点链表与曲面取样点队列。
7.如权利要求I所述的曲面网格化系统，其特征在于，所述网格化模块用每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点构建三角形包括 获取边界线取样点、曲面取样点及交点； 连接每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点，得到一个或多个多边形；从每个多边形中提取一个或多个三角形，并移除多边形的外部三角形，获取一个三角形队列 '及 当所有多边形拆分完毕后，输出待测物体曲面的参数方程及所有三角形顶点的二维UV坐标。
8.一种曲面网格化方法，运行于计算装置中，其特征在于，该方法包括如下步骤 边界线取样点获取步骤，从计算装置的存储器中获取待测物体的边界轮廓线的取样点，即边界线取样点； 边界点链表构建步骤，根据获取的边界线取样点构建一个边界点链表； 曲面取样点获取步骤，获取待测物体的曲面的取样点，并构建一个曲面取样点队列； 插入步骤，将边界点链表中的取样点插入到曲面取样点队列中，获取若干个包围盒；交点计算步骤，获取待测物体曲面的参数平面的V直线与边界轮廓线的交点，所述V直线是指平行于参数平面V方向的直线；及 网格化步骤，用每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点构建三角形。
9.如权利要求8所述的曲面网格化方法，其特征在于，该方法还包括输出步骤，根据该待测物体曲面的参数方程将所有三角形顶点的二维UV坐标映射回三维空间曲面中的三维点坐标，并根据三角形顶点三维坐标输出三角网格化后的曲面。
10.如权利要求8所述的曲面网格化方法，其特征在于，所述边界线取样点获取步骤包括 从存储器中读取待测物体的三维模型； 从该三维模型中读取待测物体的边界轮廓线； 从边界轮廓线中读取曲线，对曲线进行均匀布点以获取边界线取样点； 计算曲线上每两个取样点Pl和P2连线的中点P3，并计算该两个取样点在曲线上的中点P4 ； 当P3和P4的距离大于第一预设值时，将P4加入边界线取样点队列中(P1、P4、P2、···)；及当曲线上的所有取样点计算完毕后，输出边界线取样点队列。
11.如权利要求8所述的曲面网格化方法，其特征在于，所述边界点链表构建步骤包括 从边界线取样点队列中读取边界线取样点； 根据边界线取样点数量构造一个链表； 将每个边界线取样点在边界线取样点队列中的下标插入该链表内部；及 将该链表连接成为一个环形链表。
12.如权利要求8所述的曲面网格化方法，其特征在于，所述曲面取样点获取步骤包括 获取待测物体的曲面参数平面的U方向和V方向的控制点数量； 根据曲面参数平面U方向和V方向的控制点数量，获取U方向和V方向上的取样点；计算U方向和V方向上每两个取样点P' I和P' 2连线的中点P' 3，并计算P' 3到曲面的距离； 当P' 3到曲面的距离大于第二预设值时，将P' I和P' 2在曲线上的中点P' 4加入曲面取样点队列中(P' 1、P' 4、P' 2、...)；及 当曲面上U方向和V方向所有取样点计算完毕后，输出曲面取样点队列。
13.如权利要求8所述的曲面网格化方法，其特征在于，所述插入步骤包括 读取边界点链表与曲面取样点队列； 遍历曲面取样点队列，计算出所有取样点的横轴坐标最大值Umax和最小值Umin,并根据横轴坐标最大值Umax和最小值Umin及参数平面U方向的控制点数量U。，计算Ltl = (Umax-Umin) /Utl，对Ltl取整得到参数平面U方向的步长L，根据该U方向上的步长L用V直线将待测物体的参数平面分成若干个包围盒； 遍历边界点链表，获取每个边界线取样点的横轴轴坐标值U。，计算Pci = (U0-Umin) /L,对P0取整得到P，将该边界线取样点的链表指针指向曲面取样点队列的位置P处； 当所有边界线取样点计算完毕后，输出更新后的边界点链表与曲面取样点队列。
14.如权利要求8所述的曲面网格化方法，其特征在于，所述网格化步骤包括 获取边界线取样点、曲面取样点及交点； 连接每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点，得到一个或多个多边形；从每个多边形中提取一个或多个三角形，并移除多边形的外部三角形，获取一个三角形队列 '及 当所有多边形拆分完毕后，输出待测物体曲面的参数方程及所有三角形顶点的二维UV坐标。
全文摘要
一种曲面网格化系统及方法，该方法包括步骤获取待测物体的边界轮廓线的取样点，即边界线取样点；根据获取的边界线取样点构建一个边界点链表；获取待测物体的曲面的取样点，并构建一个曲面取样点队列；将边界点链表中的取样点插入到曲面取样点队列中，获取若干个包围盒；获取待测物体曲面的参数平面的V直线与边界轮廓线的交点，所述V直线是指平行于参数平面V方向的直线；用每个包围盒内的边界线取样点、曲面取样点及交点构建三角形。利用本发明可以对待测物体的CAD曲面模型的网格化数据进行精简。
文档编号G06T17/30GK102779356SQ20111012097
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者吴新元, 张旨光 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司