绘制三维图形的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用绘制参数图形的计算机设备。可以凭借较少的概要抽象的编码信息描述出曲面的参数方程及曲面的边界特征，通过将曲面的边界离散成直线进而将曲面的有效区域剖分成三角形的集合，再将这些三角形交由通常的图形适配器进行消隐、裁剪处理后可绘制出具有三维效果的图形。本装置而且可以在使用中根据需要调节绘制的精度，以及在不同的速度要求下进行不同形式的绘制输出。从而满足用户在计算速度快、复原三维形体的需要的信息量小、绘制精度高等方面的需求。利用较少的信息量生成较高质量的三维效果的图形，计算过程简单，计算效率较高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用绘制参数图形的计算机设备。第二类是对第一类的改进，编码时不但记录三角形或平面多边形面片的信息而且记录原来的参数曲面的有关控制信息，在精度要求高的时候重新生成离散度更高更多的面片绘制输出。在精度要求不高，速度要求高时仍以原来较少的面片绘制。改进后可以同时满足精度和速度的要求，但信息量更大。第三类方法是以两个参数的方程形式描述曲面，平面作为特殊的曲面亦写成两个参数的方程形式，方程中参数的次数可以是二次或更高次数的，其一般形式为，x∈(0，1)，y∈(0，1)，z∈(0，1)，上述方程描述了构成一个参数曲面的点的全集。这个参数曲面可以是经过了任意裁剪，包括有一个或多个孔洞且分布有多个不连续的有效子集的情形。将其边界视作以U、V为轴的二维平面内的曲线或直线，这些曲线进一步离散为直线集合。该二维点集和三维点集存在一一对应关系，同时在二维平面内原参数曲面的边界和孔洞的边界是该面上的外环和内环，内外环之间是有效区域。由于三角形总是平面，所以，对以U、V为轴的二维平面三角形剖分，然后代入函数关系式求得这些三角形的顶点的三维坐标，即完成了对曲面的三角形剖分。在设计编码阶段只记录参数曲面的有关控制信息，不进行离散成三角形或平面多边形面片的工作，绘制阶段根据精度要求先平面内自动生成三角形面片，然后将三角形映射到三维空间，再输出绘制成三维效果图形。此法的优点是绘制的精度可根据需要调节，编码后生成的信息量小，但绘制阶段计算工作量变大，绘制的速度相对较慢。目前，在剖分生成平面面片的计算中，由于面上可能有一个或多个孔洞，同时还可能有一个或多个不连续的区域，需要计算判断何者为内环，内环在何外环之中，反复多次计算才能弄清它们之间的逻辑关系，否则不能进行剖分计算。既便在设计时就已弄清，编码时也要增加额外的信息量。面片剖分计算目前多采用前沿生成法结合Delaunary三角化方法生成三角形面片(刘春太，杨晓东，陈静波，申长雨。任意平面域渐变三角形网格的自动划分。计算机辅助设计与图形学学报，1999，11(4)293-295)，其步骤为1将边界离散为直线段的集合；2排列直线段及其端点形成边线表和顶点表并建立候选点表；3从边线表中取线段AB，从顶点表中寻找能与AB形成有效三角形的顶点Pi，若Pi符合要求，Pi进入候选点表；4在区域内部生成符合要求的点D，点D进入候选点表；5从候选点表中选一点C，使其与AB组成的三角形最佳；6判断更新前沿边线表，判断C类型更新顶点表；7判断边线表是否为空，若是，结束循环；否则，循环执行步骤1-6。本专利技术包括用于输入信息的输入装置、用于求解面的方程的方程系数求解器、用于检测并使环及其边满足剖分要求的环边整合装置、用于将环的边的两个端点的u值之差和v值之差与设定值进行比较以判定边是否符合精度要求的边比较器、用于在曲面的边界上插值使曲面边界满足精度要求的边插值器、用于将面的对角点的u、v坐标值之差的绝对值和面的环数与设定值进行比较的面比较器、用于判断面片是否为背影面，将非背影面中的边线输出绘制的线框输出装置、用平行于u轴及v轴的剖分线剖分面F，根据边线与剖分线求交计算的结果，将环、边线、剖分线上的线段分检归并入F左、F右面片的剖分器、用于从已完成剖分符合要求的面片M中分检出三角形的三角形分检器和用于将分检出的三角形输出到图形适配器的三角形输出装置，其特征在于所述绘制三维图形的装置还包括当图形处理器接受到计算机主机发出的指令时，处理器按照已经设定的上述各装置的首地址顺序地启动各装置，用于输入信息的输入装置从计算机主存的相应地址读入要处理的面的信息；方程系数求解器工作求出面的方程的系数；环边整合装置检测环及其边是否满足剖分要求，如不满足，对其整合使其满足要求；边比较器逐一取满足要求的环，将其引用的边存储在存储器的地址表D中，从D中循环取边与设定值比较，每取一个边地址表D减1，如满足要求存入存储器的地址表E中，如不满足要求，边插值器工作，插值后生成的两个边存入存储器的地址表D中，地址表D加2，当地址表D为空将该环引用的边更换为地址表E中的边，取新环前将地址表E置空，当所有环及其边均已被处理，该面及其环和角点的u、v坐标作为第一个待剖分面片存储在存储器的地址表A中；面比较器从A中逐一取面片与设定值比较，先进A的先取，后进的后取，直到A为空，如面片满足要求将其在地址表A中的地址存入存储器的地址表B中，如不满足要求，剖分器工作，剖分后生成的两个面片存入存储器的地址表A中；当存储器的地址表A为空时，如用户需要绘制线框图，线框输出装置工作直到B中所有面片都已被处理，如用户不需要绘制线框图，三角形分检器工作直到数组B中所有面片都已被处理，检出的三角形存入存储器的地址表C中；三角形输出装置工作直到C中所有三角形都已被输出到图形适配器。本专利技术还在于检测并使环及其边满足剖分要求的环边整合装置也可以放在三位形体的造型编码阶段进行，从而节省绘制阶段的计算工作量。本专利技术还在于边插值器在边界上插点分有邻面和无邻面两种情况，有邻面时试算至两个面内的插值点的点距小于系统容差，无邻面时在本面内采用抛物线法插值。剖分器剖分时根据边线与剖分线求交的结果将环、边线、剖分线的线段分检归并入两个面片，当面片中不含未被剖分的环及u向v向的间隔满足要求时不再剖分。剖分器剖分时剖分线上的线段是将交点排序后，根据左右标记按奇偶点号间隔分检归并入两个面片的。剖分器剖分时b2类边线与b2类边线的交点的三维坐标值以该点的u、v值代入曲面方程求得；b2类边线与b1类边线的交点的三维坐标值按交点到b1边线的两个端点的二维坐标下的点距比在三维坐标系中插值求得。线框输出装置绘制线框图时，不从面片M中分检出三角形，当判断出面片M为非背影面时，直接将面片M边表中的边线输出绘制成线框图。三角形分检器是从面片M的边表中查找出两个连接在同一顶点的边线ab、ac，通过判断bc边是否与其它边相交、完全重合、bc边的中点在多边形内部来分检出三角形的。本专利技术的有益效果是可以凭借较少的概要抽象的编码信息描述出曲面的参数方程及曲面的边界特征，通过将曲面的边界离散成直线进而将曲面的有效区域剖分成三角形的集合，再将这些三角形交由通常的图形适配器进行消隐、裁剪处理后可绘制出具有三维效果的图形。本装置而且可以在使用中根据需要调节绘制的精度，以及在不同的速度要求下进行不同形式的绘制输出。从而满足用户在计算速度快、复原三维形体的需要的信息量小、绘制精度高等方面的需求。利用较少的信息量生成较高质量的三维效果的图形，计算过程简单，计算效率较高。2、读入在曲面面域内以u、v两参数为坐标描述的边界信息，面的边界以环的形式出现，边界的边线是离散的点的连线，一个环包含若干闭合的首尾相连的点的连线。3、检测环和边之间是否有原理三、四、五、六所述情况出现，如有重新整合环和边线使其符合要求。4、逐一取检查整合后的环，将其引用的边记入栈D中，循环检查D中边线上相邻两点的u、v的差值，并与设定的精度值u’、v’相比较，如满足要求记入数组E，如两者任何一个大于u’、v’，则在两点之间插一新点，插点时有两种情况要分别处理。第一种，如交于这一边线的另一邻面存在时，边线L在曲面F1中为L1在曲面F2中为L2。求得L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绘制三维图形的装置，其特征在于包括：用于输入信息的输入装置、用于求解面的方程的方程系数求解器、用于检测并使环及其边满足剖分要求的环边整合装置、用于将环的边的两个端点的ｕ值之差和ｖ值之差与设定值进行比较以判定边是否符合精度要求的边比较器、用于在曲面的边界上插值使曲面边界满足精度要求的边插值器、用于将面的对角点的ｕ、ｖ坐标值之差的绝对值和面的环数与设定值进行比较的面比较器、用于判断面片是否为背影面，将非背影面中的边线输出绘制的线框输出装置、用平行于ｕ轴及ｖ轴的剖分线剖分面Ｆ，根据边线与剖分线求交计算的结果，将环、边线、剖分线上的线段分检归并入Ｆ↓［左］、Ｆ↓［右］面片的剖分器、用于从已完成剖分符合要求的面片Ｍ中分检出三角形的三角形分检器和用于将分检出的三角形输出到图形适配器的三角形输出装置，当图形处理器接受到计算机主机发出的指令时，处理器按照已经设定的上述各装置的首地址顺序地启动各装置，用于输入信息的输入装置从计算机主存的相应地址读入要处理的面的信息；方程系数求解器工作求出面的方程的系数；环边整合装置检测环及其边是否满足剖分要求，如不满足，对其整合使其满足要求；边比较器逐一取满足要求的环，将其引用的边存储在存储器的地址表Ｄ中，从Ｄ中循环取边与设定值比较，每取一个边地址表Ｄ减１，如满足要求存入存储器的地址表Ｅ中，如不满足要求，边插值器工作，插值后生成的两个边存入存储器的地址表Ｄ中，地址表Ｄ加２，当地址表Ｄ为空将该环引用的边更换为地址表Ｅ中的边，取新环前将地址表Ｅ置空，当所有环及其边均已被处理，该面及其环和角点的ｕ、ｖ坐标作为第一个待剖分面片存储在存储器的地址表Ａ中；面比较器从Ａ中逐一取面片与设定值比较，先进Ａ的先取，后进的后取，直到Ａ为空，如面片满足要求将其在地址表Ａ中的地址存入存储器的地址表Ｂ中，如不满足要求，剖分器工作，剖分后生成的两个面片存入存储器的地址表Ａ中；当存储器的地址表Ａ为空时，如用户需要绘制线框图，线框输出装置工作直到Ｂ中所有面片都已被处理，如用户不需要绘制线框图，三角形分检器工作直到数组Ｂ中所有面片都已被处理，检出的三角形存入存储器的地址表Ｃ中；三角形输出装置工作直到Ｃ中所有三角形都已被输出到图形适配器。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：章新苏，
申请(专利权)人：章新苏，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]