一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法及系统，根据网格模型建立半边的数据结构；根据给定方向筛选出备选处理边；把每条边投影到平面并且建立三维与平面的对应；根据投影后的边划分成四区域结构，提高后续进行两条边的碰撞检测；选择最外沿“种子”线段，通过碰撞检测并且求交，通过端点相连，同时“最外”沿优先原则搜索获得轮廓线，同时根据投影边与备选处理边的对应关系，可以反向映射获得三维模型上的三维外轮廓线，本发明专利技术通过计算出给的方向下的三维模型外轮廓，并将该外轮廓在三维模型中标注，从而使得在CAD造型设计过程中，模型外轮廓不随视角的变化而变化，可以方便任意视角查看。方便任意视角查看。方便任意视角查看。

【技术实现步骤摘要】
一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及轮廓提取领域，特别是涉及一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法及系统。

技术介绍

[0002]在离散网格CAD造型设计，尤其是在精确制造的应用场景下，这类模型的设计往往受限修复体周边环境，需要关注设计体外轮廓线。比如义齿修复设计，关节件。在设计修复体的时候往往需要限制最外轮廓线的位置。另外在制造环节有些特殊工艺也有避免“倒凹”和可铣削性的要求。所以通过在设计过程中实时展示模型外轮廓线有工程意义。外轮廓线提取在图像和图形学中有类似应用。在图像中主要是基于图片的像素差异来提取轮廓；图形学中有视图中外轮廓线的应用，但是它是平面的随视图的变化而变化的。基于此，亟需一种不随视图的变化而变化，可以方便任意视角查看的三维网格模型外轮廓提取方法及系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法及系统。通过计算出某一视角下的三维模型外轮廓，并将该外轮廓在三维模型中标注，从而使得在CAD造型设计过程中，模型外轮廓不随视角的变化而变化，可以方便任意视角查看。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法，包括：
[0006]建立三维网格模型的半边数据结构；
[0007]对于所述半边数据结构中每条边，分别计算所述边两侧的三角形面片的法向量与指定方向的点积，将两个所述点积相乘，选取小于零的乘积对应的边为预处理边；
[0008]获取以所述指定方向为法向量的平面，并将所述预处理边投影到所述平面上，得到投影线段，获取所述投影线段与所述预处理边的一一对应关系；
[0009]根据所有所述投影线段的端点数据计算分布中心点，并以所述中心点为原点在所述平面上建立x、y坐标轴，所述x、y坐标轴将所述投影线段划分到四个区域；所述分布中心点被配置为所有所述投影线段以所述分布中心点为中心分布；
[0010]选取某一区域为第一区域，从所述第一区域中选取距离所述原点最远的投影线段为种子线段，将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测，对通过碰撞检测的投影线段进行求交，记录相交信息；所述其他投影线段为除所述种子线段之外的投影线段；
[0011]从与所述种子线段相交的投影线段中选取下一个种子线段，将所述下一个种子线段作为种子线段，并返回步骤“将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测”，直到遍历所有的区域；
[0012]选取所有所述种子线段构成所述平面上的外轮廓线；
[0013]确定模型外轮廓线，所述模型外轮廓线由多条目标预处理边构成，各所述目标预处理边为与所述外轮廓线上各投影线段分别相对应的预处理边；
[0014]将所述三维网格模型上的所述模型外轮廓线标注出。
[0015]本专利技术还提供一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取系统，包括：
[0016]半边数据结构建立模块，用于建立三维网格模型的半边数据结构；
[0017]预处理边获取模块，用于对于所述半边数据结构中每条边，分别计算所述边两侧的三角形面片的法向量与指定方向的点积，将两个所述点积相乘，选取小于零的乘积对应的边为预处理边；
[0018]投影模块，用于获取以所述指定方向为法向量的平面，并将所述预处理边投影到所述平面上，得到投影线段，获取所述投影线段与所述预处理边的一一对应关系；
[0019]区域划分模块，用于根据所有所述投影线段的端点数据计算分布中心点，并以所述中心点为原点在所述平面上建立x、y坐标轴，所述x、y坐标轴将所述投影线段划分到四个区域；所述分布中心点被配置为所有所述投影线段以所述分布中心点为中心分布；
[0020]碰撞检测模块，用于选取某一区域为第一区域，从所述第一区域中选取距离所述原点最远的投影线段为种子线段，将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测，对通过碰撞检测的投影线段进行求交，记录相交信息；所述其他投影线段为除所述种子线段之外的投影线段；
[0021]循环模块，用于从与所述种子线段相交的投影线段中选取下一个种子线段，将所述下一个种子线段作为种子线段，并返回步骤“将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测”，直到遍历所有的区域；
[0022]平面外轮廓线获取模块，用于选取所有所述种子线段构成所述平面上的外轮廓线；
[0023]模型外轮廓获取模块，用于确定模型外轮廓线，所述模型外轮廓线由多条目标预处理边构成，各所述目标预处理边为与所述外轮廓线上各投影线段分别相对应的预处理边；
[0024]标注模块，用于将所述三维网格模型上的所述模型外轮廓线标注出。
[0025]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0026]本专利技术提供一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法及系统，根据网格模型建立半边的数据结构；根据给定方向筛选出备选处理边；把每条边投影到平面并且建立三维与平面的对应；根据投影后的边划分成四区域结构，提高后续进行两条边的碰撞检测；选择最外沿“种子”线段，通过碰撞检测并且去交，通过端点相连，同时“最外”沿优先原则搜索获得轮廓线，同时根据投影边与备选处理边的对应关系，可以反向映射获得三维模型上的三维外轮廓线，本专利技术通过计算出给的方向下的三维模型外轮廓，并将该外轮廓在三维模型中标注，从而使得在CAD造型设计过程中，模型外轮廓不随视角的变化而变化，可以方便任意视角查看。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例1提供的一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法流程图；
[0029]图2为本专利技术实施例1提供的半边数据结构；
[0030]图3为本专利技术实施例1提供的包含半边数据结构的网格义齿模型；
[0031]图4为本专利技术实施例1提供的筛选出预处理边的网格义齿模型；
[0032]图5为本专利技术实施例1提供的义齿模型的预处理边投影之后的投影结果；
[0033]图6为本专利技术实施例1提供的逆时针方向选择θ1为最大夹角说明；
[0034]图7为本专利技术实施例1提供的与y轴相交的投影线段；
[0035]图8为本专利技术实施例1提供的义齿模型的投影轮廓线；
[0036]图9为本专利技术实施例1提供的义齿模型的平面轮廓和三维轮廓。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于投影的三维网格模型外轮廓提取方法，其特征在于，包括：建立三维网格模型的半边数据结构；对于所述半边数据结构中每条边，分别计算所述边两侧的三角形面片的法向量与指定方向的点积，将两个所述点积相乘，选取小于零的乘积对应的边为预处理边；获取以所述指定方向为法向量的平面，并将所述预处理边投影到所述平面上，得到投影线段，构建所述投影线段与所述预处理边的一一对应关系；根据所有所述投影线段的端点数据计算分布中心点，并以所述中心点为原点在所述平面上建立x、y坐标轴，所述x、y坐标轴将所述投影线段划分到四个区域；所述分布中心点被配置为所有所述投影线段以所述分布中心点为中心分布；选取某一区域为第一区域，从所述第一区域中选取距离所述原点最远的所述投影线段为种子线段，将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测，对通过碰撞检测的所述投影线段进行求交，记录相交信息；所述其他投影线段为除所述种子线段之外的所述投影线段；从与所述种子线段相交的所述投影线段中选取下一个种子线段，将所述下一个种子线段作为所述种子线段，并返回步骤“将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测”，直到遍历所有的区域；选取所有所述种子线段构成所述平面上的外轮廓线；确定模型外轮廓线，所述模型外轮廓线由多条目标预处理边构成，各所述目标预处理边为与所述外轮廓线上各所述投影线段分别相对应的所述预处理边；将所述三维网格模型上的所述模型外轮廓线标注出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面为所述三维网格模型的最小包围盒的底面。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测，对通过碰撞检测的所述投影线段进行求交，记录相交信息，具体包括：获取所述种子线段的最小矩形包围框，记为第一包围框，获取所述其他投影线段的最小矩形包围框，记为第二包围框；判断所述第一包围框与所述第二包围框是否部分重叠，并选取所述部分重叠的第二包围框对应的投影线段为碰撞线段；判断所述碰撞线段与所述种子线段是否相交，记录与所述种子线段相交的所述碰撞线段，并记录相交信息；所述相交信息包括相交的投影线段、相交点以及相交单位化长度，所述相交单位化长度为投影线段端点到相交点的长度与投影线段长度的比值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从与所述种子线段相交的所述投影线段中选取下一个种子线段，具体包括：沿单方向从与所述种子线段相交的所述投影线段中，选取与所述种子线段有向夹角最大的线段为下一个种子线段；所述单方向为顺时针方向或逆时针方向。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从与所述种子线段相交的所述投影线段中选取下一个种子线段，将所述下一个种子线段作为所述种子线段，并返回步骤“将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的其他投影线段进行碰撞检测”，具体包括：
从与所述种子线段相交的所述投影线段中选取所述下一个种子线段；判断所述下一种子线段是否全部位于上一种子线段所在区域；若是，则令所述下一种子线段为所述种子线段，并返回步骤“将所述种子线段与所述种子线段所在区域内的所述其他投影线段进行碰撞检测”；若否，则令上一种子线段所在区域沿所述单方向转动得到的下一区域为新区域，令所述下一种子线段为所述种子线段，将所述种子线段与所述新区域内的所述其他投影线段进行碰撞检测。6.一种基于投...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宣文，陈志杨，
申请(专利权)人：杭州新迪数字工程系统有限公司，
类型：发明
国别省市：