一种面向数字孪生的场景轻量化方法技术

本发明专利技术涉及一种面向数字孪生的场景轻量化方法，包括：步骤一：输入模型数据，计算考虑约束的二次型误差度量矩阵，计算最优折叠点和对应的折叠代价，逐次取出折叠代价最小的边进行折叠，生成简化后的三维网络模型；步骤二：计算三维网络模型顶点的表面离散曲率，通过多方向梯度下降方式找出曲率值小于所有相邻点的点作为一个局部最小值点；以局部曲率最小的顶点为基础，对邻域顶点进行区域标号，标记平坦区域，进行区域分割标记，利用区域聚类对过分割的区域进行合并；步骤三：计算分割合并后的各个平面之间的欧氏几何距离，并生成最终的轻量化模型。本发明专利技术可以针对数字孪生运行场景优化的全工况自适应三维网格模型轻量化。化的全工况自适应三维网格模型轻量化。化的全工况自适应三维网格模型轻量化。

【技术实现步骤摘要】
一种面向数字孪生的场景轻量化方法


[0001]本专利技术涉及网络控制
，具体涉及一种面向数字孪生的场景轻量化方法。

技术介绍

[0002]数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程，又称“数字镜像”，“数字双胞胎”或“数字化映射”。
[0003]数字孪生系统中可进行三维近物理虚拟仿真设计平台上数字化模型往往具有极其庞大的数据量和复杂的组织结构关系，这些数据和结构的存在将给计算机性能带来巨大的挑战，并且无法满足数字孪生中虚实联动的准确性和高效性的要求。
[0004]针对三维网格模型的轻量化操作往往采用一些相对简单的模型代替原始模型，但是如何做到既能简化复杂的三角网格模型又不丢失模型的显著原始特征，成为近些年数字孪生应用过程中亟需解决的重大问题。针对三维网格模型的简化操作，就是在系统允许的误差范围内，采用某种合理快速的几何拓扑操作，以期减少三维网格模型内的几何元素数量(顶点、边、面片)，同时在外观上尽可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向数字孪生的场景轻量化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：输入模型数据，为模型中各个网格顶点计算考虑约束的二次型误差度量矩阵，计算每个边对象的最优折叠点和对应的折叠代价，并使用三角形正则度作为惩罚函数对折叠代价进行校正，按照折叠代价的大小，将模型的边对象压入堆栈中，逐次从堆栈中取出折叠代价最小的边对象进行折叠，生成简化后的三维网络模型；步骤二：计算三维网络模型顶点的表面离散曲率，通过多方向梯度下降方式搜索出曲率值小于所有相邻点的点作为局部最小值点，并将它们标记出来；遍历局部最小值点，将局部曲率最小的顶点进行区域标号，随机选取多个局部曲率最小的顶点并从这些顶点同时出发，沿这些顶点的一阶邻域顶点前进直到遇到标记有区域标号的点为止，将下降路径上的所有点的集合标记为平坦区域，即对这些顶点进行区域分割标记，其中区域分割标记为区域标号的集合，利用区域聚类对过分割的区域进行合并；步骤三：计算分割合并后的各个平面之间的欧氏几何距离，若该距离小于用户设定的距离阈值，则将其认定为可能接触面关系，并在接触面指定UI界面上标识出来，由用户决定是否简化该接触面，并生成最终的简化模型。2.根据权利要求1所述的一种面向数字孪生的场景轻量化方法，其特征在于，步骤一中使用二次型误差度量矩阵方法计算折叠点的折叠代价时，以[x,y,z,1]
T
代表网格模型顶点坐标，则网格模型中每个三角形面片的平面方程用ax+by+cz+d＝0来表示，其中a2+b2+c2＝1，d为常数；网格中某原始顶点v折叠到候选折叠点v
’
的误差值Δ(υ)为υ
′
与v的一阶邻域三角面片的距离平方和：其中，Co
f
＝[a，b，c，d]
T
；NF(v)表示原始顶点v的一阶邻域平面的集合；将上式转换为二次型表达式：记Q(v)＝∑
f∈NF(v)
Co
f
Co
fT
，其称为二次型误差度量矩阵，则边折叠到候选折叠点的折叠代价Δ(υ
‘
)表示为：Δ(υ
‘
)＝υ
′
T
Q(υ1)υ
′
+υ
′
T
Q(υ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，方洛，赵荣丽，邹广鑫，严都喜，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：