一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法，属于三维网格模型编码描述技术领域。步骤包括S1：输入三维网格模型；S2：预处理三维网格模型，得到叠点精简三维网格模型；S3：规格化重构叠点精简三维网格模型，得到基于四边形面片的规格化三维网格模型；S4：对规格化三维网格模型的四边形面片进行编码，得到基于四边形面片链码表示的三维网格模型编码序列。在少量损耗三维网格模型精度的前提下，减少了三维网格模型数据的存储空间占用和解码调用时长。和解码调用时长。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法


[0001]本专利技术属于三维网格模型编码描述
，具体涉及一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法。

技术介绍

[0002]链码技术是通过一个起始坐标和前进方向，将曲线或边界进行编码描述的技术方法，其凭借着区域边界表达能力较好、存储空间占用较小等优势，在图形图像学领域研究中被广泛使用。在二维图形图像研究中，常用的链码方法有Freeman链码、顶点链码、角度差Freeman链码、Huffman编码顶点链码等，在三维图形图像研究中，已出现三角形面片链码、混合面片链码等。目前链码方法的应用，使重表达的模型存在着较多集中或分散的缝隙与孔洞，而以往方法中更多使用三角形面片作为基本研究对象，且较少保存模型面片的法向量信息，使得不能与当前三维建模技术很好地匹配适用。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法，在少量损耗三维网格模型精度的前提下，减少了三维网格模型数据的存储空间占用和解码调用时长。
[0004]本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法，包括如下步骤：
[0005]S1：输入三维网格模型；
[0006]S2：预处理三维网格模型，得到叠点精简三维网格模型；
[0007]S3：规格化重构叠点精简三维网格模型，得到基于四边形面片的规格化三维网格模型；
[0008]S4：对规格化三维网格模型的四边形面片进行编码，得到基于四边形面片链码表示的三维网格模型编码序列。
[0009]作为本专利技术的进一步实施方案，步骤S2包括：
[0010]S21：以三维网格模型所有顶点为基准，统计三维网格模型表面出现的三角形集群情况；
[0011]S22：将三角形集群内的中心点，与距离其最近的边界点模拟合并；
[0012]S23：计算模拟合并前后，三角形集群内同底三角形组间的角度值；
[0013]S24：若单一三角形集群内，存在70％以上的三角形组达到法向量余弦值的0.85以上，实施模拟合并，完成数据修改；
[0014]S25：已完成合并的三角形集群内，将所有点记录为不可再次合并；
[0015]S26：重复步骤S22、S23、S24、S25，直到所有三角形集群都不可再次合并，得到预处理后的叠点精简三维网格模型。
[0016]作为本专利技术的进一步实施方案，步骤S3包括：
[0017]S31：设定精度步长值；
[0018]S32：以精度步长值为单位，用平行于空间直角坐标系各平面的平面，完成对空间直角坐标系的切分，以生成多个单元立方体；
[0019]S33：将叠点精简三维网格模型置于被切分的空间直角坐标系中，利用空间直角坐标系内单元立方体对叠点精简三维网格模型进行切分；
[0020]S34：判定计算单元立方体与叠点精简三维网格模型各面片间的位置关系，若叠点精简三维网格模型面片与单元立方体之间存在两个及以上交点，则保存单元立方体；
[0021]S35：重复步骤S34，直到所有叠点精简三维网格模型面片均已完成与单元立方体间的交点判定计算，得到基于四边形面片的规格化三维网格模型。
[0022]作为本专利技术的进一步实施方案，步骤S4包括：
[0023]S41：选定主维度遍历方向，将规格化三维网格模型按照单元立方体精度步长值进行分层，使主维度遍历方向的四边形面片归于同一层，并存储精度步长值；
[0024]S42：判定规格化三维网格模型层内棱边被四边形面片使用的情况，确定层四边形面片链的起始边，而在主维度遍历方向上，使用起始边的四边形面片，为四边形面片链的起始面片；
[0025]S43：从起始面片开始，按照主维度遍历方向，在该层四边形面片中，寻找相连、有效且形成四边形面片链的所有四边形面片；
[0026]S44：判定四边形面片链中各四边形面片的类型，并根据上述类型完成普通面片二进制编码，若法向量相同的四边形面片连续出现于四边形面片链中，则将普通面片二进制编码设定为计数面片二进制编码，并于计数面片二进制编码后追加同类型面片出现的次数的二进制表达形式，计数值最多为15；
[0027]S45：重复步骤S42、S43、S44，直到所有层遍历完成，每层均使用四边形面片链完成面片存储；如果若干条四边形面片链的起始边基准坐标，存在两个维度值相同，则将各层四边形面片链组合为一条长链；
[0028]S46：重复步骤S45，直到所有层四边形面片链最多进行一次合并，得到基于四边形面片链码表示的三维网格模型编码序列。
[0029]作为本专利技术的进一步实施方案，在步骤S42中，当规格化三维网格模型层内棱边，被同单元立方体上相邻的两个四边形面片使用，或被相邻单元立方体上两个非同体的重合面、两个法向量方向相同的非同体邻面使用，则该棱边可作为层四边形面片链的起始边，四边形面片链首存储该棱边基准点的坐标值；
[0030]作为本专利技术的进一步实施方案，在步骤S43中，当主维度遍历方向上的四边形面片，存在合理的旁维度支线四边形面片时，将旁维度支线四边形面片融入四边形面片链中。
[0031]作为本专利技术的进一步实施方案，与主维度遍历方向上的棱边共面的侧棱边，仅被一个前序面和一个旁维度面使用，此时即代表存在合理的旁维度支线四边形面片。
[0032]作为本专利技术的进一步实施方案，在步骤S45中，汇总各层四边形面片链的起始边坐标基准值，以不同坐标值维度上的最小值为基准，计算各层四边形面片链间不同坐标维度值与最小基准值的差值，用不同维度标记二进制码值、差值与精度步长值比值的二进制形式、结束码值，代替非最小值四边形面片链的起始坐标基准值，完成各层四边形面片链组合。
[0033]本专利技术的有益效果包括：在少量损耗三维网格模型精度的前提下，减少了三维网格模型数据的存储空间占用和解码调用时长。
附图说明
[0034]图1为三维角度的顶点位置判定示意图；
[0035]图2为二维角度的顶点位置判定示意图(1)；
[0036]图3为二维角度的顶点位置判定示意图(2)；
[0037]图4为二维角度的顶点位置判定示意图(3)；
[0038]图5为三维角度的面位置判定示意图；
[0039]图6为单元立方体堆叠与三维视角下的面片遍历示意图；
[0040]图7为四单元立方体堆叠的无效面与边示意图；
[0041]图8为转入旁维度遍历示意图；
[0042]图9为单元立方体示意图。
具体实施方式
[0043]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0044]在本专利技术的描述中，需要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：输入三维网格模型；S2：预处理三维网格模型，得到叠点精简三维网格模型；S3：规格化重构叠点精简三维网格模型，得到基于四边形面片的规格化三维网格模型；S4：对规格化三维网格模型的四边形面片进行编码，得到基于四边形面片链码表示的三维网格模型编码序列。2.根据权利要求1所述的一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法，其特征在于，步骤S2包括：S21：以三维网格模型所有顶点为基准，统计三维网格模型表面出现的三角形集群情况；S22：将三角形集群内的中心点，与距离其最近的边界点模拟合并；S23：计算模拟合并前后，三角形集群内同底三角形组间的角度值；S24：若单一三角形集群内，存在70％以上的三角形组达到法向量余弦值的0.85以上，实施模拟合并，完成数据修改；S25：已完成合并的三角形集群内，将所有点记录为不可再次合并；S26：重复步骤S22、S23、S24、S25，直到所有三角形集群都不可再次合并，得到预处理后的叠点精简三维网格模型。3.根据权利要求1所述的一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法，其特征在于，步骤S3包括：S31：设定精度步长值；S32：以精度步长值为单位，用平行于空间直角坐标系各平面的平面，完成对空间直角坐标系的切分，以生成多个单元立方体；S33：将叠点精简三维网格模型置于被切分的空间直角坐标系中，利用空间直角坐标系内单元立方体对叠点精简三维网格模型进行切分；S34：判定计算单元立方体与叠点精简三维网格模型各面片间的位置关系，若叠点精简三维网格模型面片与单元立方体之间存在两个及以上交点，则保存单元立方体；S35：重复步骤S34，直到所有叠点精简三维网格模型面片均已完成与单元立方体间的交点判定计算，得到基于四边形面片的规格化三维网格模型。4.根据权利要求3所述的一种基于四边形面片链码表示三维网格模型的方法，其特征在于，步骤S4包括：S41：选定主维度遍历方向，将规格化三维网格模型按照单元立方体精度步长值进行分层，使主维度遍历方向的四边形面片归于同一层，并存储精度步长值；S42：判定规格化三维网格模型层内棱边被四边形面片使用的情况，确定层四边形面片链的起始...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，姜宇航，郭茂荣，段晓东，刘勇奎，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：