二维区域填充固定形状材料的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种本发明提供一种二维区域填充固定形状材料的方法及系统，其中的方法包括：通过绘制填充区域获取待填充的目标区域；采用三角形三边关系对待填充的目标区域进行等比例校正，获取与待填充的目标区域成等比例的数字图形；通过对等比例的数字图形进行填充计算，获取填充到等比例的数字图形的整块材料的完全使用集合，以及获取切割材料的切割再使用集合；通过对切割再使用集合中的切割材料进行计算，获取切割材料的使用区集合和利用区集合；通过对使用区集合的切割材料与利用区集合的切割材料进行匹配，实现切割材料的再利用。利用本发明，能够解决填充区域需要的填充材料的具体数量、填充材料的再利用和填充材料的施工速度问题。
【专利说明】二维区域填充固定形状材料的方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字化填充【技术领域】，更为具体地，涉及一种二维区域填充固定形状材料的方法及系统。
【背景技术】
[0002]在现实生活中，我们总会碰到使用一种材料去覆盖某一个区域，达到美观、实用和保护等目的。例如:地板、地砖、墙纸等等，都需要使用固定形状材料去填充相应的区域。
[0003]由于每一种的填充材料尺寸不固定和需要填充区域的形状不固定，一般会遇到以下二个问题:
[0004]1、很难精确的知道需要多少材料才能完成填充项目；
[0005]2、不能事先知道如何去切割材料，只有现场填充到边界或者是狭窄区域的时候才知道如何去切割，因此降低了速度；
[0006]3、对于切割剩余的材料不能进行有效的再利用，浪费材料。
[0007]有鉴于此，需要提供一种自动填充区域、计算分割切割材料尺寸并对切割材料进行最大再利用的方法。
【发明内容】
[0008]鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种二维区域填充固定形状材料的方法及系统，以解决填充区域需要的填充材料的具体数量、填充材料的再利用和填充材料的施工速度问题。
[0009]一方面，本发明提供一种二维区域填充固定形状材料的方法，包括:
[0010]通过绘制填充区域获取待填充的目标区域；
[0011]采用三角形三边关系对待填充的目标区域进行等比例校正，获取与待填充的目标区域成等比例的数字图形；
[0012]通过对等比例的数字图形进行填充计算，获取填充到等比例的数字图形的整块材料的完全使用集合，以及获取切割材料的切割再使用集合；
[0013]通过对切割再使用集合中的切割材料进行计算，获取切割材料的使用区集合和利用区集合；其中，所述使用区集合为切割材料填充在所述待填充的目标区域内的集合，所述利用区集合为切割材料在所述待填充的目标区域外的集合；
[0014]通过对使用区集合的切割材料与利用区集合的切割材料进行匹配，实现切割材料的再利用；
[0015]对获得的整块材料的完全使用集合对应的区域、切割材料的使用区集合对应的区域以及切割材料的利用区集合匹配成功的区域进行材料填充，以完成在二维区域内固定形状的材料的填充。
[0016]另一方面，本发明还提供一种二维区域填充固定形状材料的系统，包括:
[0017]绘制填充区域单元，用于通过绘制填充区域获取待填充的目标区域；
[0018]等比例校正单元，用于采用三角形三边关系对所述待填充的目标区域进行等比例校正，获取与所述待填充的目标区域成等比例的数字图形；
[0019]填充计算单元，用于通过对所述等比例的数字图形进行填充计算，获取填充到所述等比例的数字图形的整块材料的完全使用集合，以及获取切割材料的切割再使用集合；
[0020]切割材料计算单元，用于通过对所述切割再使用集合中的切割材料进行计算，获取所述切割材料的使用区集合和利用区集合；其中，所述使用区集合为切割材料填充在所述待填充的目标区域内的集合，所述利用区集合为切割材料在所述待填充的目标区域外的集合;
[0021]切割材料再利用单元，通过对所述使用区集合的切割材料与所述利用区集合的切割材料进行匹配，实现所述切割材料的再利用；
[0022]填充单元，用于对获得的整块材料的完全使用集合对应的区域、切割材料的使用区集合对应的区域以及切割材料的利用区集合匹配成功的区域进行材料填充，以完成在二维区域内固定形状的材料的填充。
[0023]从上面的技术方案可知，本发明提供的二维区域填充固定形状材料的方法及系统，采用数字化方法处理实际情况中经常遇到的在固定区域材料填充的问题，本发明提供一种处理流程来保证切割材料切割精准，主要包括等比例校正、区域填充、切割材料切割和切割材料再利用。本发明提供的方法运行可靠，可拓展性好；同时还能够确切知道填充区域需要的填充材料的具体数量，使切割材料能够再利用，并且还能提高填充的施工速度。
[0024]为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:
[0026]图1为根据本发明实施例的二维区域填充固定形状材料的方法流程示意图；
[0027]图2为根据本发明实施例的绘制和测量完毕的待填充的目标区域示意图；
[0028]图3为根据本发明实施例的等比例校正的数字图形示意图；
[0029]图4为根据本发明实施例的端点形成的三角形示意图；
[0030]图5为根据本发明实施例的以端点作圆心形成的圆示意图；
[0031]图6为根据本发明实施例的初始边界矩阵数据的示意图；
[0032]图7为根据本发明实施例的封闭图形区域内外数据示意图；
[0033]图8为根据本发明实施例的整块材料八邻域位置示意图；
[0034]图9为根据本发明实施例的不能填充的材料的位置结构示意图；
[0035]图10为根据本发明实施例的需要切割的材料的位置结构示意图；
[0036]图11为根据本发明实施例的完全使用的材料位置结构示意图；
[0037]图12为根据本发明实施例的重复利用的材料位置结构示意图；
[0038]图13为根据本发明实施例的只有边界的矩阵数据的初始数学模型示意图；
[0039]图14为根据本发明实施例的切割后的数字模型示意图；
[0040]图15为根据本发明实施例的切割材料的分割区域划分结构示意图；
[0041]图16为根据本发明实施例的以起始点周围相邻点的匹配误差示意图；
[0042]图17为根据本发明实施例的以起始点周围相邻点的匹配误差示意图；
[0043]图18为根据本发明实施例的以起始点、步长减半的周围相邻点的匹配误差示意图；
[0044]图19为根据本发明实施例的最小匹配误差示意图；
[0045]图20为根据本发明实施例的客厅校正图；
[0046]图21为根据本发明实施例的铺设客厅三分之一之后的效果示意图；
[0047]图22为根据本发明实施例的铺设客厅局部切割材料尺寸效果示意图；
[0048]图23示出了根据本发明实施例铺设客厅的切割材料再利用效果示意图；
[0049]图24为根据本发明实施例的采用三角形三边关系对待填充的目标区域进行等比例校正方法流程不意图；
[0050]图25为根据本发明实施例的对等比例的数字图形填充计算的流程示意图；
[0051]图26为根据本发明实施例的对切割再使用集合中的切割材料进行计算的方法流程不意图；
[0052]图27为根据本发明实施例的切割材料再利用的方法流程示意图；
[0053]图28为根据本发明实施例的使用区切割材料集合与利用区切割材料集合进行匹配的方法流程示意图；
[0054]图29为根据实施例的二维区域填充固定形状材料的系统结构框图。
[0055]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0056]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
[0057]前述提到的在使用固定形状的材料去填充相应的区域时，经常会遇到三个问题，首先，很难精确的确定多少材料能够填充完成相应的区域；其次，到施工现场后，才可以确定切割材料的切割方法，造成施工速度慢；再次，切割剩余的材料不能进行有效的再利用。
[0058]针对遇到的这三个问题，本发明提供了一种二维区域填充固定形状材料的方法及系统，采用数字化方法处理实际情况中经常遇到的这三个问题。即:解决了填充区域需要的填充材料的具体数量、填充材料的再利用和填充材料的施工速度问题。
[0059]以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
[0060]为了说明本发明提供的二维区域填充固定形状材料的方法，图1示出了根据本发明实施例的二维区域填充固定形状材料的方法流程。
[0061]如图1所示，本发明提供的二维区域填充固定形状材料的方法包括:
[0062]SllO:通过绘制填充区域获取待填充的目标区域。
[0063]其中，在绘制填充区域的过程中，使用画图工具绘制填充区域的形状，并且测量所述填充区域的每一条边界线的长度，同时设置到对应的数字化边界线中。在使用画图工具过程中，绘制填充的区域为封闭区域，并且绘制的图形整体形状与实际区域一致，在绘制的所述填充区域的每一条边界线上都设置有长度标识。
[0064]也就是说，绘制填充区域的目的是获取待填充的目标区域，是对目标区域的数字化处理。首先，需要使用提供的画图工具绘制填充区域的大概形状，并且测量每一条边界线的长度，设置到对应的数字化边界线中，精确度为I毫米。
[0065]其中，需要说明的是，绘制和量取的要求:
[0066]I)区域为一个封闭区域，如果不是封闭区域，会把不相干的区域填充。
[0067]2)绘画出的图形整体形状与实际区域一致，便于获取等比例的精确图形。
[0068]3)在测量边界线长度的时候，尽量获取精准值，要不然会出现误差。
[0069]图2示出了根据本发明实施例的绘制和测量完毕的待填充的目标区域；图2即为已经绘制完毕的目标区域，并且每条边界线上都有长度标识，单位为毫米。
[0070]S120:对所述待填充的目标区域进行等比例校正，获取与所述待填充的目标区域成等比例的数字图形。
[0071]需要说明的是，等比例校正的目的是获取到和真实区域成比例的数字图形。目前的校正只能校正直线，对于曲线校正还不支持。
[0072]通过绘制和测量填充区域，可以获取到基本的填充区域，如果想获取到等比例的图形，还要解决以下两个问题:
[0073]第一、每条边界线所画的长度和实际长度不可能完全成比例。在图2中，可以观察至IJ，长度为697毫米的边界线和长度为2660毫米的边界线，在显示上的长短基本相等，正常情况下是不对的。
[0074]第二、每一条边界线相对于其他的边界线不可能都是垂直或者平行，都会倾斜一定角度。
[0075]为了说明在本发明中采用三角形三边关系对所述待填充的目标区域进行等比例校正，图24示出了根据本发明实施的采用三角形三边关系对待填充的目标区域进行等比例校正方法流程。
[0076]如图24所示，采用三角形三边关系对待填充的目标区域进行等比例校正的方法包括:
[0077]S121:选择待填充的目标区域的一条边界线作为基准线。
[0078]需要说明的是，待填充的目标区域的其他边界线以基准线为参考进行校正。
[0079]为了说明基准线的选择，图3示出了根据本发明实施例的等比例校正的数字图形。如图3所示，图3中的黑色线即为选择的基准线，设置基准线的两个端点为I和2，逆时针对所有的端点进行标号。
[0080]S122:确定基准线的两个端点。
[0081]具体地，以其中一个端点为起始点，根据基准线的长度和选择的比例尺，以及按照水平或者垂直方向延伸相应的长度获取基准线的另外一个端点。
[0082]其中，以图3为例，确定基准线端点位置，以端点I为起始点，根据基准线长度和选择的比例尺，按水平或者垂直方向延伸相应的长度。例如当前比例尺为1:5，基准线长度为3258毫米，端点2相对于端点I的位置是沿Y轴负方向延伸，所以端点2的精确位置为端点I的Y减去3258/5 = 651.6，端点2和端点I有相同的X轴变量，这样确定图3中的基准线的两个端点的具体位置。
[0083]S123:根据基准线的两个端点采用迭代方法，确定待填充的目标区域的等比例的其他端点的精确位置。
[0084]其中，需要说明的是，通过上述步骤S122已经确定图3中基准线的精确位置，即端点I和端点2的坐标已经确定。然后使用迭代方法确认其他端点的精确位置，确定端点3的精确位置，需要一条辅助线连接端点I和端点3，并测量出线段(1，3)的长度。
[0085]图4和图5分别示出了根据本发明实施例的端点形成的三角形和以端点作圆心形成的圆。
[0086]如图4所示,端点1、端点2和端点3组成一个三角形。
[0087]如图5所示，以端点I为圆心，半径为线段(1，3)的长度做圆A(半径为红色的大圆)；以端点2为圆心，半径为线段(2，3)的长度做圆B，圆A和圆B有两个交点(图5中黄色点)，这两个交点就有一个点为端点3的精确位置，根据端点3的相对位置，可以确认那个交点为所求点。以此方法迭代出所有交点的精确位置。
[0088]S130:通过对等比例的数字图形填充计算，获取填充到等比例的数字图形的整块材料的完全使用集合，以及获取待切割的材料的切割再使用集合。
[0089]也就是说，填充计算主要目的是计算出需要多少整块材料才可以填充满所要填充的区域，并计算出需要切割的切割材料的切割点。
[0090]为了说明如何对等比例的数字图形进行填充计算，图25示出了根据本发明实施例的对等比例的数字图形填充计算的流程。
[0091]如图25所示，本发明提供的对等比例的数字图形填充计算的详细流程如下:
[0092]S131:建立数学模型，获得待填充的目标区域内的点和待填充的目标区域外的点。
[0093]具体地，通过输入等比例的数字图形的边界线建立区域内和区域外的数学描述(数学描述即已经校正好的区域数据)，获得输入边界线的最大MAX_X和MAX_Y坐标和最小MIN_X 和 MIN_Y 坐标，形成一个(MAX_X-MIN_X+10) X (MAX_Y_MIN_Y+10)的矩阵数据；
[0094]通过坐标轴平移，在矩阵数据中绘画出所有边界线，根据使用规则，输入的边界线形成一个封闭图形；
[0095]通过区域增长的方法获得所述封闭图形全部的区域外点，同时没有被标记的点为所述封闭图形的区域内点。
[0096]其中，需要说明的是，初始每个矩阵的像素值设为O。为了说明初始边界矩阵数据，图6示出了根据本发明实施例的初始边界矩阵数据。如图6所示，在矩阵数据中绘画出所有边界线，第一条边界的像素值设置为3，下一条边界的像素自增I。由于形成的封闭图形的整体尺寸增加了 10个单位，在(1，1)点一定是区域外点，设(1，1)为起始点，使用区域增长的方法求出全部的区域外点，像素值设置为2。
[0097]为了说明形成的封闭图形的内外区域的点，图7示出了根据本发明实施例的封闭图形区域内外数据。如图7所示，封闭图形区域可以向外输出三种类型数据:1、被标记的矩阵数据；2、区域内点的集合；3、区域外点集合。其中，没有被标记的点即为区域内点。
[0098]S132:建立整块材料增长规则，根据描述方法，使用上述步骤S131的方法建立材料的数学模型，以获得整块材料的目标数据。
[0099]其中，需要说明的是，在建立的材料的数学模型中，取出区域内点，作为整块材料的目标数据。
[0100]S133:建立填充区数学矩阵，根据等比例校正获得的等比例的数字图形的边界线和上述步骤S131的方法建立所填充的目标区域的数学模型，取被标记的矩阵数据作为待填充的目标区域的目标数据。
[0101]S134:根据铺设方法计算获得填充材料的铺设起点，然后运行所述填充材料增长规则获得其坐标位置。
[0102]具体地,将填充材料的铺设起点通过坐标轴转换成待填充的目标区域中的坐标，根据铺设方法，对铺设起点先进行坐标轴转换，再根据整块材料的增长规则，第一块材料被填充完毕；根据铺设方法计算第一块材料八邻域的材料铺设起点，对第一块材料八邻域的材料进行增长规则和坐标转换。
[0103]也就是说，将铺设起点通过坐标轴转换成填充区域中的坐标，在铺设起点根据铺设方法，先进行坐标轴转换，再运行整块材料的增长规则，第一块材料被填充完毕，被材料覆盖的区域设置像素点值为I。根据铺设方法计算第一块材料八邻域的材料铺设起点，再进行增长规则和坐标转换。
[0104]为了说明整块材料的八邻域的位置，图8示出了根据本发明实施例的整块材料八邻域位置。如图8所示，第一块材料的八邻域位置设置在第一块材料的周围。
[0105]S135:判断待填充的目标区域，在运行材料增长规则的时候，判断当前位置是否能进行填充。
[0106]在判断当前位置是否进行填充的过程中，会出现以下四种情况:
[0107]I)在运行材料增长规则的时候，若材料不在待填充的目标区域内的位置，则此材料不能填充。
[0108]也就是说，材料没有发现在需要填充区域内的位置，则此材料不能填充；为了说明不在待填充的目标区域内的材料的位置，图9示出了根据本发明实施例的不能填充的材料的位置结构。如图9所示，材料处在需要填充区域外部，则此材料不能填充。
[0109]2)在运行材料增长规则的时候，若材料的一部分在待填充的目标区域内，一部分在待填充的目标区域外，则此材料需要进行切割，并记录此材料在待填充的目标区域边界点的像素值。
[0110]为了说明需要切割的材料位置，图10示出了根据本发明实施例的需要切割的材料位置结构。如图10所示，材料有一部分处在需要填充区域外部，有一部分处在需要填充区域内部，则此材料需要切割。
[0111]3)在运行材料增长规则的时候，若材料全部在区域内，则此材料为完整被利用。
[0112]为了说明完全利用的材料位置，图11示出了根据本发明实施例的完全使用的材料位置结构。如图11所示，材料全部处在需要填充区域内部，，则此材料为整块材料被完全使用。
[0113]4)在运行材料增长规则的时候，若发现待填充的目标区域已经被填充，则此材料为重复填充。
[0114]为了说明重复利用的材料位置，图12示出了根据本发明实施例的重复利用的材料位置结构。如图12所示，发现待填充的目标区域已经被填充，此材料为重复填充。
[0115]S136:填充材料分为完全被利用的材料和切割再使用的材料，根据材料的铺设方法，重复步骤S134直至待填充的目标区域完全被材料填充。
[0116]S137:填充材料铺设完毕之后进行坐标轴转换，获得所有填充材料的集合；其中，所有填充材料的集合分为:完全使用集合和切割再使用集合。
[0117]其中，需要说明的是，填充材料铺设完毕之后进行坐标轴转换，转换成待填充的目标区域的坐标。根据坐标轴转换，输出所有填充材料的集合。
[0118]上述步骤S131至步骤S137为对等比例的数字图形填充计算的具体流程。
[0119]S140:通过对切割再使用集合中的切割材料进行计算，获取使用区切割材料集合和利用区切割材料集合。其中，使用区集合为切割材料填充在待填充的目标区域内的集合，利用区集合为切割材料在待填充的目标区域外的集合。
[0120]需要说明的是，切割材料计算的目的主要是对铺设得到的材料数据进行分析，获取每块材料如何切割，如何使用。并在下面的数据输入为填充计算得到的材料填充数据。
[0121]为了说明对切割再使用集合中的切割材料如何进行计算，图26示出了根据本发明实施例的对切割再使用集合中的切割材料进行计算的方法流程。
[0122]如图26所示，对切割再使用集合中的切割材料进行计算的方法流程包括:
[0123]S141:建立切割用数据模型，获得一个只有边界的矩阵数据。
[0124]具体地，通过输入等比例的数字图形的边界线建立区域内和区域外的数学描述，首先求出输入边界线的最大MAX_X和MAX_Y坐标和最小MIN_X和MIN_Y坐标，形成一个(MAX_X-MIN_X+2) X (MAX_Y_MIN_Y+2)的矩阵数据，初始每个矩阵的像素值设为O ;
[0125]在矩阵上通过坐标轴变换，画出所有的边界线，边界线的像素值从6开始，依次递增，记录边界线的数量N，形成一个只有边界的矩阵数据。
[0126]为了说明形成只有边界的矩阵数据，图13示出了根据本发明实施例的只有边界的矩阵数据的初始数学模型。如图13所示，边界线的像素值从6开始，依次递增，形成一个只有边界的矩阵数据的数学模型。
[0127]S142:对切割后再使用的材料数据进行处理，使用上述步骤S141的方法建立初始的数据模型，获取当前材料被切割成几个部分。
[0128]具体地，根据记录填充区域的边界像素值，对切线进行坐标转换，在初始模型上标记像素值，使用N+1当前记录的像素值，对于每个封闭区域进行区域划分，获取当前材料被切割成几个部分。
[0129]其中，需要说明的是，为了说明需要切割的材料如何进行切割，图14示出了根据本发明实施例的切割后的数字模型。如图14所示，黑色，红色和绿色的线段，即为这块材料的切割方法。采用此方法对于每个封闭区域进行区域划分，可以获取当前材料被切割成几个部分。
[0130]S143:对材料的划分区域进行分析，判断划分区域的线段上的点是否在待填充的目标区域内；其中，在待填充的目标区域内的分割为使用区，在区域外的分割为利用区。
[0131]具体地，在对切割材料进行划分的过程中，获取到每个小区域由何种线组成；每个小区域根据边界标记的不同值，获取到当前区域线段的组成线，以及每条线段的X域和Y域范围，判断线段上的点是否在待填充的目标区域内。
[0132]为了说明材料的分割的具体情况，图15示出了根据本发明实施例的切割材料的分割区域划分结构。如图15所示，整个材料被分成2个区域，分别拿分割区域I和分割区域2区域内点的点坐标，经坐标转换之后，判断这个点是否在需要填充区域内。定义I在区域内的分割为使用区；定义2在区域外的分割为利用区。
[0133]S144:遍历所有需要切割再使用的材料，输出使用区切割材料集合和利用区切割材料集合。
[0134]上述步骤S141至步骤S144为对切割再使用集合中的切割材料进行计算的方法详细流程。
[0135]S150:通过对使用区集合的切割材料与利用区集合的切割材料进行匹配，实现切割材料的再利用。
[0136]需要说明的是，切割材料再利用的目的是为了充分利用分割切割材料，节省使用材料。其中，输入数据为碎计算之后得到使用区集合和利用区集合，用使用区中的数据去匹配利用区数据。
[0137]为了说明切割材料如何进行再利用的，图27示出了根据本发明实施例的切割材料再利用的方法流程。
[0138]如图27所示，本发明提供的切割材料再利用的方法流程，包括:
[0139]S151:根据拼接条件对所述切割材料的使用区集合和所述切割材料的利用区集合进行整理，建立边的匹配规则。其中，举例说明:现在只假设一种公母匹配，设置公边的像素值为2，母边像素值为8，被切割过的边的像素值为3。建立边的匹配规则，匹配的两边像素值和为10。
[0140]S152:运行匹配算法对使用区集合中的切割材料与利用区集合中的切割材料进行匹配，然后修正使用区集合利用区集合。
[0141]具体地，将所述使用区集合中的切割材料与所述利用区集合中的所有切割材料进行匹配，若利用区材料的面积大于使用去材料的面积，运行匹配算法，将所有选择匹配成功的材料放在一组，取面积最小的材料为目标，修正使用区集合和利用区集合。
[0142]需要说明的是，如果利用区集合的材料面积小于使用区集合的材料，肯定不能进行匹配。寻找利用区集合的材料面积大于使用区集合的材料面积，运行匹配算法，把所有选择匹配成功的材料放在一组，取面积最小的材料为目标。
[0143]需要说明的是，由于材料本身特点，匹配算法中最有用的就是像素值，匹配算法使用块匹配进行匹配。块匹配法是指将待配准图像的区域的像素的集合作为模板。块匹配法是以一幅图像重叠区域中的一块作为模板，在另一幅图像中搜索与此模板最相似的匹配块。计算匹配误差使用了绝对误差和(SAD)作为匹配准则，其公式如下:
[0144]ΙΑΡ{ν0 = y Y Ι4 (? j) - + - 01
dmmg LmmM
[0145]其中，(i，I):位移矢量分别在水平、垂直坐标上的分量；
[0146]fn、分别为目标切割材料和参考切割材料的像素值；
[0147]MXN:宏块的大小。
[0148]为了说明使用区集合中的切割材料与利用区集合中的所有切割材料进行匹配，图28示出了根据本发明实施例的使用区切割材料集合与利用区切割材料集合进行匹配的方法流程。
[0149]如图28所示，本发明提供的使用区集合与利用区集合进行匹配的方法流程，包括:
[0150]S1521:建一个以起始点为中心的窗口 ；其中，窗口具有最大的搜索范围；八个步长等于或者略大于最大搜索范围的一半的点，八个相邻点和起始点的匹配误差。
[0151]I)如果匹配误差最小的点为起始点，以起始点作为搜索结果，搜索结束。
[0152]2)如果匹配误差最小的点为起始点周围相邻的点，以这个点为中心,找出周围相邻的点的匹配误差，此时的匹配误差最小的点即为最终搜索结果。
[0153]为了说明匹配误差最小的搜索结果，图16和图17分别示出了根据本发明实施例的以起始点周围相邻点的匹配误差。如图16所示的3个黑色点或如图17所示的5个黑色点的匹配误差。此时的匹配误差最小的点即为最终搜索结果。
[0154]3)否则，跳到2)。
[0155]S1522:以步骤S1521中匹配误差最小的点为中心，步长为原来一半，计算包括最小匹配误差在内周围相邻点的匹配误差。
[0156]为了说明以步骤S1521中匹配误差最小的点为中心、步长为原来一半的九个点的匹配误差，图18示出了根据本发明实施例的以起始点、步长减半的周围相邻点的匹配误差。如图18所示，计算图18中的九个匹配误差。
[0157]S1523:重复步骤S1522直到步长为一，找出最小匹配误差点，即为最终搜索结果。
[0158]为了说明最小匹配误差点，图19示出了根据本发明实施例的最小匹配误差。重复第二步直到步长为1，从如图19所示的九个点中找出最小匹配误差点，即为最终搜索结果。
[0159]S153:遍历所有使用区切割材料集合。
[0160]上述步骤S151至步骤S153为切割材料再利用的方法流程。在上述流程中，通过切割材料的再利用可以把切割下的切割材料充分再利用，节省了成本。如果切割过程中会损耗材料，可以通过修正再利用切割材料集合达到目的。
[0161]S160:对获得的整块材料的完全使用集合对应的区域、切割材料的使用区集合对应的区域以及切割材料的利用区集合匹配成功的区域进行材料填充，以完成在二维区域内固定形状的材料的填充。
[0162]需要说明的是，上述步骤为在现场中进行材料填充的过程，由于此方法事先知道如何去切割材料，到现场后根据提前知道的切割方法和填充材料的数量，能够快速的进行施工，因此提高了填充材料的施工速度。
[0163]本发明提供的方法可以用在实际生活中，以铺设地板为例:需要填充的区域为整个户型图，材料为每块地板。
[0164]首先，绘制填充客厅图；
[0165]然后，对绘制的客厅图进行等比例校正，图20示出了根据本发明实施例的客厅校正图；
[0166]其次，对等比例获得客厅图进行填充计算，图21示出了根据本发明实施例的铺设客厅三分之一之后的效果；
[0167]接着，再对切割材料进行计算，并对切割材料进行切割，图22示出了根据本发明实施例的铺设客厅局部切割材料尺寸效果；
[0168]最后，对切割材料再次利用，直至铺设完成整个客厅，图23示出了根据本发明实施例铺设客厅的切割材料再利用效果。
[0169]由上述二维区域填充固定形状材料的方法，可以扩展到多尺度的填充分析方法；这种多尺度的填充方法可以分为两种:
[0170]第一种方法:对于已知形状填充区域，未知形状材料进行多尺度填充，以便达到适配多种形状材料。
[0171]第二种方法:对于未知形状区域填充，可以使用多种形状材料，分析材料内部区域特征，进行多次填充匹配，达到预测出未知区域形状的目的。
[0172]与上述方法相对应，本发明还提供一种二维区域填充固定形状材料的系统，图29示出了根据本发明实施例的根据实施例的二维区域填充固定形状材料的系统结构。
[0173]如图29所示，本发明提供二维区域填充固定形状材料的系统290，包括:
[0174]绘制填充区域单元291用于通过绘制填充区域获取待填充的目标区域。
[0175]等比例校正单元292用于采用三角形三边关系对所述待填充的目标区域进行等比例校正，获取与所述待填充的目标区域成等比例的数字图形。
[0176]填充计算单元293用于通过对所述等比例的数字图形进行填充计算，获取填充到所述等比例的数字图形的整块材料的完全使用集合，以及获取切割材料的切割再使用集口 ο
[0177]切割材料计算单元294用于通过对所述切割再使用集合中的切割材料进行计算，获取所述切割材料的使用区集合和利用区集合；其中，所述使用区集合为切割材料填充在所述待填充的目标区域内的集合，所述利用区集合为切割材料在所述待填充的目标区域外的集合。
[0178]切割材料再利用单元295用于通过对所述使用区集合的切割材料与所述利用区集合的切割材料进行匹配，实现所述切割材料的再利用。
[0179]填充单元296用于对获得的整块材料的完全使用集合对应的区域、切割材料的使用区集合对应的区域以及切割材料的利用区集合匹配成功的区域进行材料填充，以完成在二维区域内固定形状的材料的填充。
[0180]通过上述实施方式可以看出，本发明提供的二维区域填充固定形状材料的方法及系统，提供一种数字化方法处理实际情况中经常遇到的在固定区域填充材料的方法；本发明通过一种处理流程来保证切割材料切割精准，保证材料得到充分再利用，同时能够确切知道填充区域需要的填充材料的具体数量，使切割材料能够再利用，能够节约成本，由于能够提前计算出需要填充材料的数量，收益还能提高填充的施工速度，同时，本发明提供的这种方法运行可靠，可拓展性好。
[0181]如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的二维区域填充固定形状材料的方法及系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的二维区域填充固定形状材料的方法及系统，还可以在不脱离本
【发明内容】
的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
【权利要求】
1.一种二维区域填充固定形状材料的方法，包括 通过绘制填充区域获取待填充的目标区域； 采用三角形三边关系对所述待填充的目标区域进行等比例校正，获取与所述待填充的目标区域成等比例的数字图形； 通过对所述等比例的数字图形进行填充计算，获取填充到所述等比例的数字图形的整块材料的完全使用集合，以及切割材料的切割再使用集合； 通过对所述切割再使用集合中的切割材料进行计算，获取所述切割材料的使用区集合和利用区集合；其中，所述使用区集合为切割材料填充在所述待填充的目标区域内的集合，所述利用区集合为切割材料在所述待填充的目标区域外的集合； 通过对所述使用区集合的切割材料与所述利用区集合的切割材料进行匹配，实现所述切割材料的再利用； 对获得的整块材料的完全使用集合对应的区域、切割材料的使用区集合对应的区域以及切割材料的利用区集合匹配成功的区域进行材料填充，以完成在二维区域内固定形状的材料的填充。
2.如权利要求1所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 在绘制填充区域的过程中，使用画图工具绘制填充区域的形状，并且测量所述填充区域的每一条边界线的长度，同时设置到与所述填充区域相对应的数字化边界线中； 在使用画图工具过程中，绘制填充的区域为封闭区域，并且绘制的图形整体形状与实际填充区域一致，在绘制的所述填充区域的每一条边界线上都设置有长度标识。
3.如权利要求1所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 在采用三角形三边关系对所述待填充的目标区域进行等比例校正的过程中， 选择所述待填充的目标区域的一条边界线作为基准线； 确定所述基准线的两个端点； 根据所述基准线的两个端点采用迭代方法，确定所述待填充的目标区域的等比例的其他端点的精确位置。
4.如权利要求1所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 在对所述等比例的数字图形填充计算的过程中， 步骤一，建立数学模型，获得待填充的目标区域内的点和待填充的目标区域外的点；并且， 在建立的数学模型过程中获取三种类型的数据:被标记的矩阵数据、待填充的目标区域内点的集合和待填充的目标区域外点集合； 步骤二，建立整块材料增长规则使用上述步骤一的方法建立材料的数学模型，以获得所述整块材料的目标数据； 步骤三，建立填充区数学矩阵，根据等比例校正获得的等比例的数字图形的边界线和上述步骤一的方法建立所述待填充的目标区域的数学模型，取被标记的矩阵数据作为待填充的目标区域的目标数据； 步骤四，根据铺设方法计算获得填充材料的铺设起点，然后运行所述填充材料增长规则获得其坐标位置； 步骤五，判断待填充的目标区域，在运行材料增长规则的时候，判断当前位置是否能进行填充； 步骤六，根据判断结果，填充材料分为完全使用的材料和切割再使用的材料，根据材料的铺设方法，重复步骤四直至待填充的目标区域完全被材料填充； 步骤七，填充材料铺设完毕之后进行坐标轴转换，获得所有填充材料的集合；其中，所有填充材料的集合分为:完全使用集合和切割再使用集合。
5.如权利要求1所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 在通过对所述切割再使用集合中的切割材料进行计算的过程中， 步骤一，建立切割用数据模型，获得一个只有边界的矩阵数据； 步骤二，对切割再使用的材料进行处理，按照上述步骤一的方法建立初始的数据模型，获取当前材料被切割成几个部分； 步骤三，对材料的划分区域进行分析，判断划分区域的线段上的点是否在待填充的目标区域内；其中，在待填充的目标区域内的分割为使用区，在区域外的分割为利用区； 步骤四，遍历所有需要切割再使用的材料，输出切割材料的使用区切割材料集合和切割材料的利用区集合。
6.如权利要求1所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 在所述切割材料再利用的过程中: 步骤一，根据拼接条件对所述切割材料的使用区集合和所述切割材料的利用区集合进行整理，建立边的匹配规则； 步骤二，运行匹配算法对所述使用区集合中的切割材料与所述利用区集合中的切割材料进行匹配，然后修正使用区集合利用区集合； 步骤三，遍历所述使用区集中的所有的切割材料。
7.如权利要求6所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 在所述使用区集合中的切割材料与所述利用区集合中的切割材料进行匹配的过程中，具体匹配过程如下: 步骤一，建一个以起始点为中心的窗口 ；其中，窗口具有最大的搜索范围；八个步长等于或者略大于最大搜索范围的一半的点，八个相邻点和起始点的匹配误差； 步骤二，以步骤一中匹配误差最小的点为中心，步长为原来一半，计算包括最小匹配误差在内周围相邻点的匹配误差； 步骤三，重复步骤二直到步长为一，找出最小匹配误差点，即为最终搜索结果。
8.如权利要求7所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 在所述使用区集合中的切割材料与所述利用区集合中的切割材料进行匹配的过程的步骤一中， 1)如果匹配误差最小的点为起始点，以起始点作为搜索结果，搜索结束； 2)如果匹配误差最小的点为起始点周围相邻的点，以这个点为中心，找出周围相邻的点的匹配误差，此时的匹配误差最小的点即为最终搜索结果； 3)否则，跳到2)。
9.如权利要求7所述的二维区域填充固定形状材料的方法，其中， 计算匹配误差采用绝对误差和SAD作为匹配准则，其公式如下:
M-1M-1
\ ' \ ' SADCiD = 2, 2,+ J)i
JfSKg JSS Q 其中，(i，i):位移矢量分别在水平、垂直坐标上的分量； f?> f?-!分别为目标切割材料和参考切割材料的像素值； MXN:宏块的大小。
10.一种二维区域填充固定形状材料的系统，包括: 绘制填充区域单元，用于通过绘制填充区域获取待填充的目标区域； 等比例校正单元，用于采用三角形三边关系对所述待填充的目标区域进行等比例校正，获取与所述待填充的目标区域成等比例的数字图形； 填充计算单元，用于通过对所述等比例的数字图形进行填充计算，获取填充到所述等比例的数字图形的整块材料的完全使用集合，以及获取切割材料的切割再使用集合； 切割材料计算单元，用于通过对所述切割再使用集合中的切割材料进行计算，获取所述切割材料的使用区集合和利用区集合；其中， 所述使用区集合为切割材料填充在所述待填充的目标区域内的集合，所述利用区集合为切割材料在所述待填充的目标区域外的集合； 切割材料再利用单元，用于通过对所述使用区集合的切割材料与所述利用区集合的切割材料进行匹配，实现所述切割材料的再利用； 填充单元，用于对获得的整块材料的完全使用集合对应的区域、切割材料的使用区集合对应的区域以及切割材料的利用区集合匹配成功的区域进行材料填充，以完成在二维区域内固定形状的材料的填充。
【文档编号】G06T7/40GK104268903SQ201410306924
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】郭安哲, 宋立新, 林贺 申请人:东软集团股份有限公司