一种重构层叠区域三角网格的方法技术

本发明专利技术公开了一种重构层叠区域三角网格的方法，首先标记层叠区域包围体内的数据，并利用层叠区域所属包围体之间的拓扑关系检测出边界多边形；在所检测出的边界多边形内，根据制定的约束准则筛选出最优的点构成三角形，形成初始三角网格；基于所述初始三角网格，使所述边界多边形向内增长，当没有点满足多边形边界边的增长时，停止增长并留下边界多边形形成的孔洞；按照一定的约束条件对所形成的孔洞进行修补，使修补后的三角形无病态趋向平滑，最终形成完整的三角网格。上述方法相对于人工处理消耗的时间更少、处理成果更加的光滑，同时避免了人工处理方式产生的网格褶皱和台阶现象。 1

A method of reconstructing triangular meshes of overlapping regions

The invention discloses a method of reconstructing the triangular meshes of stacked regions. First, we mark the data in the overlapping area, and detect the boundary polygons by using the topological relations between the encircling bodies of the overlapped regions. In the detected boundary polygons, the optimal points are selected according to the set of rules. Form an initial triangular mesh; based on the initial triangular mesh, the boundary polygon is growing inward. When no point satisfies the growth of the polygon boundary edge, it stops growing and leaves the hole formed by the boundary polygon; the holes are mended and the repaired triangles are repaired according to certain constraints. No ill condition tends to smooth, eventually forming a complete triangular mesh. The above methods consume less time than artificial processing, and the processing results are more smooth. At the same time, the grid folds and step phenomena produced by artificial processing are avoided. One

【技术实现步骤摘要】
一种重构层叠区域三角网格的方法
本专利技术涉及三维建模
，尤其涉及一种重构层叠区域三角网格的方法。
技术介绍
三维曲面重构是三维建模中的核心技术之一，是将离散的原始点云数据通过一定的算法拟合成能反映原始空间实体形状的曲面的过程，根据曲面表现形式的不同，三维曲面重构类型可分为曲面函数型重构和离散型数据重构。自由曲面函数重构主流的算法有：Bezier、B_Spline和NURBS(Non-UniformRationalB-SplineCurve)等，其特点是便于计算机显示，曲面光顺和局部控制力强等。离散型数据重构的主流算法多是依据Delaunay三角剖分的思想理论，因此所构建的曲面能更加规则化的表现复杂物体。国内外学者基于这两种表现形式的曲面，进行了广泛深入的研究，提出的理论方法层出不穷，也取得了巨大的成果。这些理论方法归根到底都是来源于数学方法，然而各种数学模型都会存在一定的误差范围，在误差范围内，国内外学者都尽可能地提高重构曲面质量及构建曲面效率。影响重构曲面质量的因素很多，根据不同的构建方法，用于控制其质量的方式也不同，先将点云数据构建成多边形网格，再由多边形网格拟合成所需曲面是常用的重构曲面方法。但是由点云数据构建成多边形网格后，多边形网格往往会出现孔洞、层叠、法相不一致、自相交、非流行边和悬浮数据等质量问题。现有技术中对多边形孔洞、法相不一致、自相交、非流行边和悬浮数据研究较多，很多理论方法已经集成到商业软件中。例如geomagic、imageware和polyworks等主流三维处理软件可以方便地处理孔洞、法相不一致、自相交、非流行边和悬浮数据等质量问题，然而处理层叠问题比较复杂，往往通过人眼识别、选取、剔除的方式来处理层叠现象，人工操作费时费力，三维曲面重构的质量和效率就会受到人工熟练程度的制约，并且对于影响重构曲面质量的三角网格层叠现象，现有技术中缺少解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种重构层叠区域三角网格的方法，该方法相对于人工处理消耗的时间更少、处理成果更加的光滑，同时避免了人工处理方式产生的网格褶皱和台阶现象。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种重构层叠区域三角网格的方法，所述方法包括：步骤1、标记层叠区域包围体内的数据，并利用层叠区域所属包围体之间的拓扑关系检测出边界多边形；步骤2、在所检测出的边界多边形内，根据制定的约束准则筛选出最优的点构成三角形，形成初始三角网格；步骤3、基于所述初始三角网格，使所述边界多边形向内增长，当没有点满足多边形边界边的增长时，停止增长并留下边界多边形形成的孔洞；步骤4、按照一定的约束条件对所形成的孔洞进行修补，使修补后的三角形无病态趋向平滑，最终形成完整的三角网格。在所述步骤1中，检测边界多边形的过程具体为：首先在非层叠包围体中，寻找与标记层叠包围体有邻接关系的包围体，并标记为边界包围体；在所述边界包围体中，判断与三角边邻接的两个三角形的顶点是否在层叠包围体中，如果在，则标记该三角边为边界边，且连接该三角边的两个顶点为边界点，并标记该三角边邻接的另一个三角形；以同样的方式，判断每一条三角边，直到所有的边界边和邻接三角形都被标记出来；在所标记的边界边中选取某一边作为起始边，按照边与边首尾相连的方式，根据右手定则，顺次连接标记出来的边界边，使其构成边界多边形。在所述步骤2中，所制定的约束准则具体为：范围搜索球准则、异侧准则、法向量夹角最大准则和最小内角最大准则。在所述步骤3中，所述边界多边形向内增长为螺旋式内增长。在所述步骤4中，按照一定的约束条件对所形成的孔洞进行修补的过程具体为：首先在所述边界多边形周围采集约束点；利用插值函数建立待修补孔洞部位的局部光滑曲面方程；然后在待修补孔洞部位进行点的采样，将采样点作为孔洞修复的插值点；再将所述插值点和孔洞边界进行三角剖分，对孔洞进行修补。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法相对于人工处理消耗的时间更少、处理成果更加的光滑，同时避免了人工处理方式产生的网格褶皱和台阶现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的重构层叠区域三角网格的方法流程示意图；图2为本专利技术所举实例边界多边形的示意图；图3为本专利技术所举实例范围搜索球的构建方式示意图；图4为本专利技术所举实例两三角形所在平面二面角的示意图；图5为本专利技术所举实例中最小内角最大准则的示意图；图6为本专利技术实施例所述螺旋式内增长的示意图；图7为本专利技术所举实例增长一圈的示意图；图8为本专利技术实施例所述轴平面上等间距采样的示意图；图9为本专利技术实施例所述采样点和边界点投影的示意图；图10为本专利技术实施例所述完整三角网格的示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例提供的重构层叠区域三角网格的方法流程示意图，所述方法包括：步骤1、标记层叠区域包围体内的数据，并利用层叠区域所属包围体之间的拓扑关系检测出边界多边形；这里，检测边界多边形的过程具体为：首先在非层叠包围体中，寻找与标记层叠包围体有邻接关系的包围体，并标记为边界包围体；在所述边界包围体中，判断与三角边邻接的两个三角形的顶点是否在层叠包围体中，如果在，则标记该三角边为边界边，且连接该三角边的两个顶点为边界点，并标记该三角边邻接的另一个三角形；以同样的方式，判断每一条三角边，直到所有的边界边和邻接三角形都被标记出来；在所标记的边界边中选取某一边作为起始边，按照边与边首尾相连的方式，根据右手定则，顺次连接标记出来的边界边，使其构成边界多边形。举例来说，如图2所示为本专利技术所举实例边界多边形的示意图，内部边界边构成边界多边形，初始的边界多边形在非层叠区域中，包围着其相对应的重心点集，另外每条边界边对应的邻接三角形，其标记的目的是作为新生长三角形的一个约束条件，这样能使构建的三角网和非层叠区域的三角网拼接得更自然平滑。三角网模型中经常出现多处层叠区域，每一处层叠区域都已经被分开，单独标记了层叠包围体，所以寻找到的边界边也都是按照各个独立的层叠区域分开标记的，其都能包围住相对应的层叠区域三角网。步骤2、在所检测出的边界多边形内，根据制定的约束准则筛选出最优的点构成三角形，形成初始三角网格；这里，所制定的约束准则具体为范围搜索球准则、异侧准则、法向量夹角最大准则和最小内角最大准则，其中：1)范围搜索球准则每条边界边扩展时，主要是在其周围邻近域中寻找第三点，适当的邻近域范围能使扩展边界边周围有足够多的点作为第三点的候选点，同时排除重心点集中绝大部分点。邻域范围的构建方式有多种，范围搜索球就是常用的一种，如图3所示为本专利技术所举实例范围搜索球的构建方式示意图，图3中：假设边界点vi(xi，yi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重构层叠区域三角网格的方法，其特征在于，所述方法包括：

【技术特征摘要】
1.一种重构层叠区域三角网格的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、标记层叠区域包围体内的数据，并利用层叠区域所属包围体之间的拓扑关系检测出边界多边形；步骤2、在所检测出的边界多边形内，根据制定的约束准则筛选出最优的点构成三角形，形成初始三角网格；步骤3、基于所述初始三角网格，使所述边界多边形向内增长，当没有点满足多边形边界边的增长时，停止增长并留下边界多边形形成的孔洞；步骤4、按照一定的约束条件对所形成的孔洞进行修补，使修补后的三角形无病态趋向平滑，最终形成完整的三角网格。2.根据权利要求1所述重构层叠区域三角网格的方法，其特征在于，在所述步骤1中，检测边界多边形的过程具体为：首先在非层叠包围体中，寻找与标记层叠包围体有邻接关系的包围体，并标记为边界包围体；在所述边界包围体中，判断与三角边邻接的两个三角形的顶点是否在层叠包围体中，如果在，则标记该三角边为边界边，且连接该三角边的两个顶点为边界点，并标记该三角边邻接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云岗，侯妙乐，黄兵，刘本宁，刘晓琴，郑鑫，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11