一种基于图文法的逻辑型图形生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图文法的逻辑型图形生成方法，包括以下步骤：制定规则，包括构建用于生成与分析相关抽象点边图的一组cCGG产生式，以及针对具体图形生成需求设定一组形状规则；基于制定的产生式生成点边图；基于点边图使用形状规则绘制图形。本发明专利技术对坐标图文法CGG的一个子框架——连续坐标图文法cCGG(continuousCoordinate Graph Grammar)进行改进，使图文法不仅可以生成符合相应文法约束的点边图，还可以从点边图出发生成相应的可视化图形，并且可使用产生式对生成图形的非可视化部分即抽象点边图进行语法结构上的分析，提供了一种支持双向工作流的逻辑性图形生成方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图文法的逻辑型图形生成方法


[0001]本专利技术属于二维的形式化方法以及图形生成
，特别是使用改进后的图文法形式框架对不同类型的图形进行绘制和验证的方法。

技术介绍

[0002]作为一种二维的形式化方法，形状文法是一种基于规则的逻辑型图形生成工具。不同于一维字符文法，形状文法使用形状作为文法的基本元素，即文法规则由左右端由各种类型的形状所构成。基于这些规则执行文法操作对各种基本形状进行缩放、叠加、旋转等运算，形状文法可以直观而规范地生成不同类型的图形。经过多年的发展，形状文法被大量应用于建筑外观设计、场景重构、工业设计等领域。形状文法执行的是基于推导操作的单方向工作流，文法本身不直接支持归约操作，因此，形状文法在复杂形状结构的分析方面存在着不足。然而，形状文法的大量成功案例在实践上证明了二维形式化方法应用在图形生成领域的可行性，也充分体现了逻辑型图形生成方法的规范性和直观性。
[0003]图文法是另一种二维形式化方法。图文法的基本元素是点边图，由两个不同的点边图(左端和右端)则构成了一个产生式(又称为图重写规则)。图文法能够同时支持推导和归约操作。给定一组产生式，用户既可以使用它们生成符合其文法约束的点边图，也能使用这些产生式对一个任意图的语法结构和语义模型进行合法性检测，即判定其是否属于其文法的语言。根据产生式形式的不同，图文法可以分为上下文无关图文法和上下文相关图文法，其中，上下文无关图文法的左端被约束为唯一的非终结点，而上下文相关图文法的左端则没有这个限制，后者的表达能力更强，文法操作也更复杂。相比于形状文法，图文法描述的点边图无论从定义上还是形式上均符合图论的严格定义，因此具有更好的规范性。此外，图文法支持双向工作流，既可以用于图的生成，也可以对任意给定图的语法结构和语义模型进行合法性分析。为了增加图文法对于图外观语义的描述能力，一部分研究者在图文法中引入空间语义处理机制，以便在进行推导和归约文法操作的同时进行空间语义信息的定性或定量配置，从而描述结点在空间图中的布局模式，例如空间图文法SGG(Spatial Graph Grammar)和CGG(Coordinate Graph Grammar)。然而，由于点边图的抽象表示和图的外观表征之间仍然存在着较大的鸿沟，目前图文法的应用集中于可视化语言的定义和分析需求，较少有研究者将其用于图形生成领域。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有形状文法以及图文法在图形生成领域的应用缺陷，对现有图文法框架进行改进，使其不仅可以用于抽象点边图的生成与分析，还可以实现从点边图到可视化图形的转换和绘制，提供一种新型逻辑性图形生成方法。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于图文法的逻辑型图形生成方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤1，制定规则，包括构建用于生成与分析相关抽象点边图的一组cCGG产生式，
以及针对具体图形生成需求设定一组形状规则；
[0007]步骤2，基于步骤1制定的产生式生成点边图；
[0008]步骤3，基于点边图使用形状规则绘制图形。
[0009]进一步地，步骤1所述一组cCGG产生式中每一个产生式由两个空间图作为左右端组成L
→
R，空间图中的每一个结点均具有一个坐标值作为空间语义属性。
[0010]进一步地，所述形状规则定义如下：
[0011]一个形状规则r
s
是一个四元组(A,cset,p
a
,p
b
)，其中，A是断言集合，cset是一描述形状轮廓的坐标集合，p
a
和p
b
是cset中的两个坐标点，是所描述形状中选择的两个端点，且满足以下条件之一：
[0012]a)p
a
的X坐标小于p
b
的X坐标；
[0013]b)p
a
的X坐标等于p
b
的X坐标，p
a
的Y坐标小于p
b
的Y坐标；
[0014]c)p
a
的X坐标等于p
b
的X坐标，p
a
的Y坐标等于p
b
的Y坐标，p
a
的Z坐标小于p
b
的Z坐标。
[0015]进一步地，步骤2所述基于步骤1制定的规则生成点边图，具体过程包括：
[0016]步骤2
‑
1，利用步骤1中的cCGG产生式进行推导操作，即选取一个产生式的右端替换主图中与左端相匹配的子图；
[0017]步骤2
‑
2，重复步骤2
‑
1直至主图中所有结点均为终结点，该图即为生成的抽象点边图。
[0018]进一步地，步骤2还包括：
[0019]若需对生成图进行语法结构和语义模型的合法性检测，则使用同组cCGG产生式进行归约操作，即推导的反向操作，根据是否能够归约到初始图判断生成图是否符合该文法的约束，若能归约到初始图，则表明符合文法的约束。
[0020]进一步地，步骤3所述基于点边图使用形状规则绘制图形，具体包括：
[0021]对于点边图中任何一条边e，若符合任一个形状规则中的断言，均可在该边的端点位置使用形状规则在用户视角下绘制图形，具体步骤如下：
[0022]1)对边e连接的两个结点进行区分，用函数f
ENa
(e)和f
ENb
(e)映射边上不同的结点，当且仅当：
[0023]a)f
ENa
(e)的X坐标小于f
ENb
(e)的X坐标；
[0024]b)f
ENa
(e)的X坐标等于f
ENb
(e)的X坐标，f
ENa
(e)的Y坐标小于f
ENb
(e)的Y坐标；
[0025]c)f
ENa
(e)的X坐标等于f
ENb
(e)的X坐标，f
ENa
(e)的Y坐标等于f
ENb
(e)的Y坐标，f
ENa
(e)的Z坐标小于f
ENb
(e)的Z坐标；
[0026]2)缩放形状规则的坐标集合cset描述的坐标点集，使p
a
和p
b
的距离等于边e长度，即f
ENa
(e)和f
ENb
(e)之间的距离；
[0027]3)平移坐标集合cset中的所有坐标，使p
a
坐标和f
ENa
(e)的坐标相等；
[0028]4)根据(p
a
,p
b
)和(f
ENa
(e),f
ENb
(e))之间的夹角旋转cset坐标集，使p
b
坐标和f...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图文法的逻辑型图形生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，制定规则，包括构建用于生成与分析相关抽象点边图的一组cCGG产生式，以及针对具体图形生成需求设定一组形状规则；步骤2，基于步骤1制定的产生式生成点边图；步骤3，基于点边图使用形状规则绘制图形。2.根据权利要求1所述的基于图文法的逻辑型图形生成方法，其特征在于，步骤1所述一组cCGG产生式中每一个产生式由两个空间图作为左右端组成L
→
R，空间图中的每一个结点均具有一个坐标值作为空间语义属性。3.根据权利要求1或2所述的基于图文法的逻辑型图形生成方法，其特征在于，所述形状规则定义如下：一个形状规则r
s
是一个四元组(A,cset,p
a
,p
b
)，其中，A是断言集合，cset是一描述形状轮廓的坐标集合，p
a
和p
b
是cset中的两个坐标点，是所描述形状中选择的两个端点，且满足以下条件之一：a)p
a
的X坐标小于p
b
的X坐标；b)p
a
的X坐标等于p
b
的X坐标，p
a
的Y坐标小于p
b
的Y坐标；c)p
a
的X坐标等于p
b
的X坐标，p
a
的Y坐标等于p
b
的Y坐标，p
a
的Z坐标小于p
b
的Z坐标。4.根据权利要求3所述的基于图文法的逻辑型图形生成方法，其特征在于，步骤2所述基于步骤1制定的产生式生成点边图，具体过程包括：步骤2
‑
1，利用步骤1中的cCGG产生式进行推导操作，即选取一个产生式的右端替换主图中与左端相匹配的子图；步骤2
‑
2，重复步骤2
‑
1直至主图中所有结点均为终结点，该图即为生成的抽象点边图。5.根据权利要求4所述的基于图文法的逻辑型图形生成方法，其特征在于，步骤2还包括：若需对生成图进行语法结构和语义模型的合法性检测，则使用同组cCGG产生式进行归约操作，即推导的反向操作，根据是否能够归约到初始图判断生成图是否符合该文法的约束，若能归约到初...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘禹锋，杨帆，孙宏亮，
申请(专利权)人：南京财经大学，
类型：发明
国别省市：