一种周期性可控的复杂镶嵌图案生成方法技术

本发明专利技术公开了一种周期性可控的复杂镶嵌图案生成方法，该方法对规则多面体镶嵌组合体进行剖切，包括如下步骤：1.建立规则多面体镶嵌模式数据库；2.输入镶嵌类型；3.用“表面定距法”进行剖切；4.判断剖面图案是否符合要求；5.提取剖面图形单元；6.输入所需的范围边界；7.将图形单元填充至边界内；8.对各图块设置颜色或材质，或进行变形处理；9.输出图案并统计相关信息。本发明专利技术只需输入多面体镶嵌模式、剖切面的角度与位置，即可快速生成各种复杂的平面镶嵌图案，图案的周期性通过“表面定距法”控制。本发明专利技术图案生成效率高，图案新颖且兼具周期性与复杂性，适用于建筑设计、装饰设计、印染图案设计等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑设计和装饰设计领域的复杂图案的生成方法，特别涉及一种 基于规则多面体镶嵌剖切法的周期性可控的复杂镶嵌图案的生成方法。
技术介绍
随着社会的发展与大众审美的提升，装饰图案逐渐趋向于多样化与复杂化。特别 是建筑表皮设计、墙地面装饰设计、装饰纹样设计、包装设计等领域，对镶嵌图案（能进行 无缝隙无重叠填充的图案）的创新有更高的要求。在具备复杂性的同时，尤其在建筑设计 等领域，从经济合理角度又希望基本单元类型不要过多，以利于模件化制作。 当前复杂镶嵌图案生成的方法大致有两种。一种是直接采用具有复杂性的特殊模 式，例如沃罗诺依（Voronoi)图形，其图形单元由相邻点之间连线的垂直平分线构成，点的 随机分布将产生随机组合图案。但以随机的点生成的图案重复度低，单元类型过多，在用于 建筑装饰领域时制作难度大、成本高。另一种是以简单模式为基础进行变形，如叠加、扭转、 加入随机元素等等。目前一般的镶嵌图案平铺模式非常有限，无外乎正方形、正六边形、正 三角形等几种，仅依靠平面图形推演的方法往往落入俗套，难以获得推陈出新的效果。因 此，设计领域亟待一种操作简便、能够快速生成多种复杂性图案并且周期性可控的操作方 法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对以上需求，提供一种周期性可控的复杂镶嵌图案生成方 法，该方法能够快速得到多种类型且周期性可控的复杂镶嵌图案。 为实现上述目的，本专利技术提供，对规则 多面体镶嵌组合体进行剖切，包括如下步骤： (1)基于组合数学原理，建立规则多面体镶嵌模式数据库； (2)输入规则多面体镶嵌的类型； (3)用表面定距法确定剖切角度和位置，对多面体进行剖切； (4)判断剖面图案是否符合设计需要，若符合，进入步骤（5)，若不符合，则返回步 骤⑵； (5)从所得剖面中提取图形单元； (6)输入实际所需的图案范围边界； (7)将图形单元填充至边界内； (8)输出生成图案并统计相关信息。 进一步地，所述步骤（1)具体为：在计算机中输入28种规则凸多面体组合镶嵌模 式，建立代号为1-28的模型数据库。 进一步地，所述步骤（3)中所述表面定距法具体为：以多面体镶嵌模式形体转折 位置的某个表面顶点为原点P1，在镶嵌模式表面另外选取两个与原点性质全等的表面顶点 P2、P3;所述P2、P3为与原点的连线不经过其他性质全等的顶点，并保证这三点不共线；以 这三个点形成的平面作为基础剖切面，所得到的剖面图案具有周期性，所选两个点与原点 连线的长度即图案在两个方向上的周期长度。 进一步地，所述步骤（5)具体为：在得到的剖面中，以原点P1与另两个性质全等顶 点P2,P3的连线为边长所构成的平行四边形为基础，首先提取平行四边形内全部完整的图 块；接着分析判断平行四边形边界处不完整的图块，若该图块在平行四边形内的面积大于 图块面积的1/2,则提取该图块，若面积不足1/2,则忽略该图块；将所提取到的图块汇总， 作为生成图案的一个图形单元。 进一步地，所述步骤（6)具体为：以参数定义实际所需的墙面、地面或是建筑表皮 的边界；当边界为矩形时，定义矩形的顶点坐标与矩形长和宽；当边界为圆形时，定义圆形 的圆心坐标与半径。 进一步地，所述步骤（7)具体为：根据实际设计需要调节图形单元尺度，输入调节 比例P;以输入范围的某个顶点为原点，将图形单元以平移复制的形式填入其中；判断图 形单元是否到达范围边界，如未到达范围边界，则继续进行平移复制操作；若到达范围边界 时，剩余范围无法放置一个图形单元，则仍按一个图形单元放置；将填充完成的图案与输入 的范围进行布尔运算，去除超出边界的部分。 进一步地，所述步骤（8)具体为：输出生成的镶嵌图案，并统计图块的类型、尺寸、 数量等信息。 进一步地，本专利技术还包括如下步骤：对于输出的生成图案，操作者可以根据实际设 计需要，将不同类型的图块设置不同的颜色或材质，或进行变形处理。 本专利技术的有益效果是，本专利技术相对于现有技术，只需输入多面体镶嵌模式，选择剖 切平面的角度与位置，即可快速生成多种形式新颖的复杂性平面镶嵌图案。生成图案的周 期性可以通过剖切面的角度与位置控制，获得兼具复杂视觉效果与周期性的镶嵌图案。该 方法操作简便，图案生成效率高，图案周期性可控，可广泛运用于建筑设计、装饰设计、印染 纹样设计、包装设计等领域。【附图说明】 图1为本专利技术所述实施例的流程图； 图2为28种规则凸多面体镶嵌模式图； 图3为本专利技术所述复杂镶嵌图案生成方法第一实施方式的"表面定距法"示意图； 图中，（a)为前视图，（b)为侧视图，（c)为剖切截面轴侧图，（d)为截面平面图； 图4为本专利技术所述复杂镶嵌图案生成方法第一实施方式提取的图形单元； 图5为本专利技术所述复杂镶嵌图案生成方法第一实施方式生成的图案示意图； 图6为本专利技术所述复杂镶嵌图案生成方法第二实施方式提取的图形单元； 图7为本专利技术所述复杂镶嵌图案生成方法第二实施方式图形单元变形以及生成 的图案不意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。 如图1所示，本专利技术，包括以下步骤： (1)基于组合数学原理，建立规则多面体镶嵌模式数据库。 在计算机中输入28种规则凸多面体组合镶嵌模式，建立代号为1-28的模型数据 库。 (2)输入规则多面体镶嵌的类型。 选择一种规则多面体组合镶嵌模式，输入其代号。 (3)用"表面定距法"确定剖切角度和位置，对多面体进行剖切。 所述表面定距法具体为：以多面体镶嵌模式形体转折位置的某个表面顶点为原点 P1，在镶嵌模式表面另外选取两个与原点性质全等的表面顶点P2,P3(与原点的连线不经 过其他性质全等的顶点），并保证这三点不共线；以这三个点形成的平面作为基础剖切面， 所得到的剖面图案具有周期性，所选两个点与原点连线的长度即图案在两个方向上的周期 长度。 (4)判断剖面图案是否符合设计需要，若符合，进入步骤（5);若不符合，则返回步 骤⑵。 如果所得剖面符合要求，进入步骤（5);若不符合要求，则返回步骤（2)，重新选择 多面体镶嵌模式、剖切面的角度与位置进行剖切，直至获得满意的剖面图案。 (5)从所得剖面中提取图形单元。 在得到的剖面中，以原点P1与另两个性质全等顶点P2，P3的连线为边长所构成的 平行四边形为基础，首先提取平行四边形内全部完整的图块；接着分析判断平行四边形边 界处不完整的图块，若该图块在平行四边形内的面积大于图块面积的1/2,则提取该图块， 若面积不足1/2,则忽略该图块；将所提取到的图块汇总，作为生成图案的一个图形单元。 (6)输入实际所需的图案范围边界。 以参数定义实际所需的墙面、地面或是建筑表皮的边界；如边界为矩形，则定义矩 形的顶点坐标与矩形长和宽；如边界为圆形，则定义圆形的圆心坐标与半径。(7)将图形单元填充至边界内。 根据实际设计需要调节图形单元尺度，输入调节比例》;以输入范围的某个顶点 为原点，将图形单元以平移复制的形式填入其中；判断图形单元是否到达范围边界，如未到 达范围边界，则继续进行平移复制操作；若到达范围边界时，剩余范围无法放置一个图形单 元，则仍按一个图形单元放置；将填充完成的图案与输入的范围进行布尔运算，去除超出边 界的部分。 (8)输出生成图案并统计相关信息。 输出生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种周期性可控的复杂镶嵌图案生成方法，其特征在于，对规则多面体镶嵌组合体进行剖切，包括如下步骤：（1）基于组合数学原理，建立规则多面体镶嵌模式数据库；（2）输入规则多面体镶嵌的类型；（3）用表面定距法确定剖切角度和位置，对多面体进行剖切；（4）判断剖面图案是否符合设计需要，若符合，进入步骤（5），若不符合，则返回步骤（2）；（5）从所得剖面中提取图形单元；（6）输入实际所需的图案范围边界；（7）将图形单元填充至边界内；（8）输出生成图案并统计相关信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晖，王蓉蓉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33