一种曲面模型创建方法及装置的制造方法_4

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面模型创建装置的各单元 之间的交互方式进行描述,具体如下:
[0147] 首先,获取单元61获取已输入的目标物件的截面线,本实施例所提到的目标物件 的截面线为平面封闭曲线,位于同一平面的两条截面线不相交;对于分别位于任意两个非 平行平面i及平面j的截面线a及截面线b,截面线a和平面j的交点集与截面线b和平面 i的交点集一致,这样确保了所建立的曲面模型是有效的。
[0148] 区域划分单元62利用获取单元61获取的已输入的目标物件的截面线所在的平面 对三维空间进行区域划分,确定单元63确定区域划分单元62所划分的每个区域的类型,每 个区域是由不同方向的平面构成的空间封闭区域,一条截面线可包含在一个或多个封闭区 域中,具体确定每个区域的类型的方法可如下:
[0149] 若构成某一个区域的所有面中,有两个或两个以上的面包含截面线,则确定单元 63确定该区域为主体区域;
[0150] 若构成某一个区域的所有面中,只有一个面包含截面线,则确定单元63确定该区 域为边缘区域;
[0151] 若构成某一个区域的所有面中,没有任何面包含截面线,则确定单元63确定该区 域为空置区域。
[0152] 接下来针对不同类型的区域采用不同的处理方法进行处理:
[0153] 针对主体区域,主体区域会有两个或两个以上的面包含截面线,两个或两个以上 的面中包含的截面线可能相交,也可能不相交,以下分别进行说明。
[0154] 首先,请参阅图2(a)-2(d),图2(a)-2(d)描述了当主体区域内两个或两个以上的 面中包含的截面线不相交时,生成位于主体区域内插值主体区域包含的截面线的子曲面的 过程。
[0155] 如图2(a)所示,某一主体区域内平面i与平面j中分别包含截面线Csp及Csq,且 Csp与Csq不相交。首先几何体生成单元641选取平面i,以平面i中包含的截面线Csp围 成的区域为底面·/?,沿与底面/<垂直的方向平移底面/<,建立表面插值截面线Csp且顶 面/?与底面声?形状相同的几何体frp,几何体的高度(即平移的距离)hp=δ,其中 δe(〇,1),]^为截面线Csp的中心与以截面线Csp的中心为起点,以垂直于底面<的方向 发出的射线与构成主体区域的其他平面相交的点之间的最短距离,所建立的几何体frp可 如图2(b)所示。
[0156] 包含截面线Csp的几何体frp建立完成后,几何体frp可能会超出主体区域。若几 何体frp超出了主体区域,则需要对几何体frp进行处理,使得几何体frp位于主体区域内。 具体的处理方法可如下:
[0157] 第一处理子单元6421将几何体frp的顶面/?的轮廓线上的所有点向顶面/<的 中心移动,直至顶面的轮廓线上的所有点位于主体区域内,或者第二处理子单元6422减 小S,以降低几何体frp的高度,从而使得几何体frp的顶面/<的轮廓线上的所有点位于 主体区域内。
[0158] 另外,也可以将第一处理子单元6421及第二处理子单元6422结合起来,即第一处 理子单元6421先将几何体frp的顶面/<的轮廓线上的所有点向顶面/?的中心移动,当移 动距离与初始时距离顶面./?中心的距离的比值达到预设的阈值时,触发第二处理子单元 6422降低几何体frp的高度,从而使得几何体frp的顶面g的轮廓线上的所有点位于主体 区域内。处理后的几何体frp可如图2(c)所示。
[0159] 接下来按照与几何体frp相同的处理方法生成表面插值截面线Csq的几何体frq, η 第一子曲面生成单元643计算几何体frp与frq的并。计算公式为:% 其中U为 y ., 求并运算符,frxy表示区域X中第y个几何体,η为区域X中几何体的总数,ux为区域X中 几何体的并。计算得到几何体的并^之后,将ux的表面提取出来,作为主体区域内生成的 子曲面,主体区域内的子曲面可如图2(d)所示。
[0160] 下面请参阅图3(a)_3(d),图3(a)_3(d)描述了当主体区域内两个或两个以上的 面中包含的截面线相交时,生成位于主体区域内插值主体区域包含的截面线的子曲面的过 程。
[0161] 如图3 (a)所示,某一主体区域内包含平面i、平面j及平面r,平面i与平面j中分 别包含截面线Csp及Csq,且Csp与Csq相交。首先几何体生成单元641选取平面i,以平面 i中包含的截面线Csp围成的区域为底面/<,沿与所述底面#垂直的方向平移底面?,建 立表面插值截面线Csp且顶面尤与底面/?形状相同的几何体frp,几何体的高度(即平移 的距离)hp=δ*]^,其中δe(〇,1),]^为截面线〇8|5的中心与以截面线〇8|5的中心为起 点,以垂直于底面·/<的方向发出的射线与构成主体区域的其他平面相交的点之间的最短 距离,所建立的几何体frp可如图3(b)所示。
[0162] 图3(b)中,点A、B为超出主体区域的点;点C〇、D。为截面线Csp上距离截面线Csq 所在的平面j的距离小于第一距离阈值的点,点C、D为几何体frp的顶面片上与C。、D。位 置对应的点,点C、D属于点集PTf ;点E、F为几何体frp的顶面./?的轮廓线上距离平面r小 于第二距离阈值的点,点E、F属于点集PT。。其中,第一距离阈值与第二距离阈值可根据实 际需要预先设置。
[0163] 当截面线Csp与Csq相交时,要保证几何体生成单元641所建立的几何体frp的顶 面武:上的点C、D位于主体区域内,此处可以通过调整几何体frp的高度来实现,这个限制是 为了保证几何体frp与后续建立的插值截面线Csq的几何体frq的并为表面是流形的几何 体。
[0164] 从图3 (b)可以看出,所建立的几何体frp超出了主体区域,因此需要对几何体frp 进行处理,使得几何体frp位于主体区域内。具体的处理方法可如下:
[0165] 首先,第三处理子单元6423将几何体frp的顶面#〗的轮廓线上超出主体区域的点 (例如点A、B)向顶面爲的中心移动,直至顶面式的轮廓线上的所有点位于主体区域内;
[0166] 接下来第四处理子单元6424将移动之后的几何体frp的顶面/?的轮廓线PTb利用 曲线光滑算法进行变形,变形的过程中,保留移动之后的顶面^的轮廓线上与构成主体区 域的其他平面的距离小于第二距离阈值的点PT。(例如E、F点)。对几何体frp的顶面/< 的轮廓线pt进行变形的目的是:避免之前对顶面义的轮廓线PTb上的超出主体区域的点 进行移动导致的顶面/<的轮廓线PTb不规则。
[0167] 本实施例中,所采用的曲线光滑算法可以是拉普拉斯光滑算法,在这种 算法中,先利用公¥
芙取顶面y的轮廓线上每个点 的原始拉普拉斯向量\,其中L表示拉普拉斯算子,{pkjEN(i)}是两个相 邻点。变形之后顶面/<的轮廓线上每个点的位置通过如下能量函数计算得到:
其中;分别 为变形前后点的位置。
[0168] 下面确定子单元6425确定变形之后的几何体frp的顶面/<的轮廓线上是否仍有 超出主体区域的点,若有,则重复调用第三处理子单元6423及第四处理子单元6424进行迭 代运算,直至变形之后几何体frp的顶面/?的轮廓线上的点全部位于主体区域之内。经变 形处理后的几何体frp可如图3(c)所示。
[0169] 另外需要说明的是,本实施例中的曲线光滑算法还可以采用其他曲线光滑算法代 替,例如二阶拉普拉斯光滑算法,λ|μ低通光滑算法等,此处不做具体限定。经过有限次 迭代运算之后,所得结果会逐渐收敛,即曲面形状的变化会很小,因此采用不同的光滑算法 得到的曲面的形状差异很小。
[0170] 几何体生成单元641按照与几何体frp相同的处理方法生成表面插值截面线Csq 的几何体frq,生成的几何体frp与几何体frq要保证是相交的,几何体frp与几何体frq相 交可包括以下几种情况,仅一个点相交,相交于一条线,相交于一个面及相交形成一个立体 区域。具体在本实施例中,几何体frp与几何体frq相交部分为立体区域,这样才能保证后 续计算的几何体frp与几何体frq的并的表面是一个封闭的插值截面线Csp及Csq的流形。 接下来第一子曲面生成单元643计算几何体frp与frq的并ux,将ux的表面提取出来,作为 主体区域内生成的子曲面,主体内的子曲面可如图3(d)所示。
[0171] 针对边缘区域,该区域中只有一个面包含截面线,具体的处理方法可参见图4(a) 与 4 (b)。
[0172] 首先请参阅图4(a),图中所示的边缘区域只有平面i中包含截面线Csp,投影处理 单元644以截面线Csp在平面i中所围成的区域为底面,将该底面沿与该底面垂直的方向向 构成边缘区域的其他平面投影,找出投影面积最大的平面k;将底面沿与投影面积最大的 平面k垂直的方向进行投影,得到底面在投影面积最大的平面k上的垂直投影轮廓线,边缘 处理单元645连接所述轮廓线与底面形成几何体frp,形成的几何体frp的可如图4(b)所 示,几何体frp的底面位于截面线Csp所在的平面i,几何体frp的顶面位于投影面积最大的 平面k。第二子曲面生成单元646提取几何体frp的表面生成位于边缘区域内且表面插值 该区域包含的截面线的子曲面。
[0173] 由于边缘区域内只有一个面包含截面线,因此,边缘区域生成的几何体不与其他 几何体相交。边缘处理单元645在将主体区域内的子曲面拼接形成初始曲面模型后,边缘 区域内的子曲面会变成孤立的组件,从而导致创建结果可能包含多个不连通的组件。为了 避免这种情况发生,在生成位于边缘区域内的几何体frp之后,边缘处理单元645将几何体 frp延伸至主体区域和/或其他边缘区域,以使几何体frp与主体区域和/或其他边缘区域 内的几何体相交。
[0174] 针对空置区域,由于该区域没有任何面包含截面线,因此不需要生成几何体,即处 理单元64无需对边缘区域进行处理。
[0175] 另外,当有新的截面线输入时,区域划分单元62可以根据新输入的截面线所在的 平面对三维空间重新进行区域划分,然后处理单元64仅对受到新输入的截面线影响的区 域,重新生成几何体,形成新的子曲面,其他未受到新输入的截面线影响的区域内的子曲面 保持不变,然后拼接单元65拼接所有区域的子曲面,形成更新后的目标物件的曲面模型。 这种保持未受影响的区域内的子曲面不变的方法可以降低计算的复杂度,使得重建结果的 变化自然可预测,提高了动态曲面的创建效率。本实施例所建立的目标物件的曲面模型可 以是细分曲面模型,也可以是三角网格曲面模型。
[0176] 本实施例中,在区域划分单元对三维空间进行区域划分后,确定单元对所划分的 区域进行分类,然后处理单元针对不同类型的区域采用不同的方法生成几何体,几何体的 生成过程主要依据该区域的形状及位于该区域的截面线,即每个区域的几何体的创建不需 要依赖于每个区域的中轴平面集,因此避免了局部拓扑噪声,提高了曲面模型的拓扑质量。
[0177] 图7是本发明实施例提供的曲面模型创建装置的结构示意图。请参阅图7,该装置 可以用于实施上述实施例提供的曲面模型创建方法,在实际应用中,该装置可以集成到电 子设备中,该电子设备可以计算机等。具体来讲:
[0178] 该装置可以包括RF(RadioFrequency,射频)电路710、包括有一个或一个以上计 算机可读存储介质的存储器720、输入单元730、显示单元740、传感器750、音频电路760、 WiFi(wirelessfidelity,无线保真)模块770、包括有一个或者一个以上处理核心的处理 器780、以及电源790等部件。本领域技术人员可以理解,图7中示出的终端
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