三角网格数据的拟合优化的方法及其系统技术方案

本发明专利技术适用于几何建模领域，提供了一种三角网格数据的拟合优化的方法及其系统，所述方法包括：A、根据在原三维模型上选择的三维模型区域的形状特征拟合形函数；B、根据所述形函数生成优化的拟合三角网格；C、将所述拟合三角网格拼接回所述原三维模型的三角网格中。借此，本发明专利技术实现了对选择的三维模型区域进行拟合优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及几何建模领域，尤其涉及ー种三角网格数据的拟合优化的方法及其系统。
技术介绍
三维几何模型分为线框模型、表面模型和实体模型三种，其中表面模型运用最为广泛，三角网格数据是表面模型的ー种常用形式。现有的几何建模软件FreeForm和Auto123D提供三维几何造型功能，但需要用户手工勾划出造型的轨迹和预期形状，该方法的缺、点是I)不能达到平滑和优化效果，不能保证三维模型的拓扑正确性。2)不能处理表面有空洞的情況。3)对复杂凸起凹陷要反复处理。专利申请号为CN201010610301，专利技术名称为“ー种三维模型局部匹配方法”的中国专利技术专利公开了ー种三维模型局部匹配方法，该方法根据弯曲显著度生成排序列表并进行区域增长，形成ー个局部顶点集合，在该集合上进行二次曲面拟合，将拟合区域标识为三维模型局部子块并提取特征，然后先后对三维模型局部子块的特征比较和局部匹配，对三维模型全局特征比较和全局匹配。该方法主要运用于三维模型的匹配和检索，但不涉及对三维模型的优化、平滑等编辑操作。综上可知，现有的三维模型的拟合优化技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改迸。
技术实现思路
针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供ー种三角网格数据的拟合优化的方法及其系统，以对选择的三维模型区域进行拟合优化。为了实现上述目的，本专利技术提供ー种三角网格数据的拟合优化的方法，所述方法包括A、根据在原三维模型上选择的三维模型区域的形状特征拟合形函数；B、根据所述形函数生成优化的拟合三角网格；C、将所述拟合三角网格拼接回所述原三维模型的三角网格中。根据所述的方法，在所述步骤A之前包括D、选择所述原三维模型上需要进行拟合优化的三维模型区域。根据所述的方法，所述步骤A包括Al、分别获取所述原三维模型的三角网格中的每个三角形的第一顶点数组、第一三角形数组以及第一相邻关系数组；A2、构建第二顶点数组、第二三角形数组以及第二相邻关系数组，以表示所述选择的三维模型区域的三角网格；A3、标记所述选择的三维模型区域的三角网格的第二三角形数组中的边界边，将所述第二三角形数组中共享顶点的边界边连接，构成不同的集合，并提取所有所述集合中最大的首尾相连的集合作为所述选择的三维模型区域的外边界；A4、提取所述外边界边上的所有顶点坐标，并采用移动最小二乗法拟合出ー个平面，根据平面法向量与世界坐标系任一坐标轴方向的夹角计算映射矩阵；A5、将所述选择的三维模型区域的第二顶点数组乘以所述映射矩阵，并投影到所述平面，由所述外边界开始在对应的方向以特定步长向内采样，得到样本点矩阵；A6、使用移动最小二乗法计算形函数。根据所述的方法，所述步骤Al包括A12、使用线性浮点型数组保存所述原三维模型的三角网格中的每个三角形的顶 点坐标，获得所述三角网格的第一顶点数组；A13、使用线性整数型数组保存所述原三维模型的三角网格的顶点索引，获得所述三角网格的第一三角形数组；A14、使用ニ维整型数组保存所述原三维模型的三角网格中的每个三角形的顶点所属的三角形索引，获得所述三角网格的第一相邻关系数组。根据所述的方法，所述步骤A2包括A21、在所述选择的三维模型区域内的三角网格中任取ー个三角形作为种子三角形；A22、根据所述原三维模型的三角网格的相邻关系，以所述种子三角形为起始作阈值连通捜索，获得所述选择的三维模型区域的第二顶点数组、第二三角形数组，以及第二相邻关系数组；A23、将所述选择的三维模型区域的第二顶点数组、第二三角形数组以及第二相邻关系数组写入所述选择的三维模型区域的三角网格的相应的数组中，并且在所述原三维模型的三角网格中将所述种子三角形标记为应删除状态；在所述步骤A5中，所述向内采样的特定步长为ー个限定的浮点数值；或者为与所述选择的三维模型区域相关的自适应浮点数值。根据所述的方法，所述步骤B包括BI、构建第三顶点数组、第三三角形数组和第三相邻关系数组，以表示拟合获得的拟合三角网格；B2、按照所述特定步长提取所述选择的三维模型区域的对应坐标的值，井根据所述形函数计算世界坐标系中的另ー值，获得拟合点矩阵的坐标；B3、将所述拟合点矩阵作为三角化算法的输入，跟踪所述外界边的顶点顺序，并将外边界作为所述三角化算法的边界约束；B4、使用所述三角化算法计算所述拟合三角网格的拓扑结构，并将所述拓扑结构写入所述第三三角形数组中。根据所述的方法，在所述步骤A4中，若所述任ー坐标方向为Z轴，则在所述步骤A5中所述对应的方向为Χ、γ方向；在所述步骤Β2中，提供的所述对应坐标的值为提取Χ、Υ方向的值，所述形函数计算世界坐标系中的另ー值为Z方向的值；或者在所述步骤Α4中，若所述任ー坐标方向为X轴，则在所述步骤Α5中所述对应的方向为z、Y方向；在所述步骤B2中，提供的所述对应坐标的值为提取Z、Y方向的值，所述形函数计算世界坐标系中的另ー值为X方向的值；或者在所述步骤A4中，若所述任ー坐标方向为Y轴，则在所述步骤A5中所述对应的方向为X、Z方向；在所述步骤B2中，提供的所述对应坐标的值为提取X、Z方向的值，所述形函数计算世界坐标系中的另ー值为Y方向的值。根据所述的方法，所述步骤C包括Cl、构建第四顶点数组、第四三角形数组和第四相邻关系数组，以表示将所述拟合三角网格拼接回所述原三维模型的三角网格后的三角网格；C2、将所述拟合三角网格的第三顶点数组乘以映射矩阵的逆矩阵，并映射回到所述原三维模型的三角网格所在的世界坐标系；C3、将所述原三维模型的三角网格中未标记为应删除状态的三角形和所述拟合三角网格以顶点不重合的方式对应写入所述第四顶点数组、第四三角形数组和第四相邻关系数组中。根据所述的方法，所述步骤C3中，以顶点不重合的方式包括在插入新顶点时，首先检查所述对应的所述第四顶点数组、第四三角形数组和第四相邻关系数组中是否存在重合点，若存在则返回所述顶点索引；若不存在则作为新坐标插入对应的所述第四顶点数组、第四三角形数组和第四相邻关系数组中；所述检查对应的所述第四顶点数组、第四三角形数组和第四相邻关系数组中是否存在重合点的方式包括遍历所有对应的所述第四顶点数组、第四三角形数组和第四相邻关系数组中的顶点坐标，或者以空间划分或者分叉树的方式查询相邻顶点。为了实现本专利技术的另ー专利技术目的，本专利技术还提供了ー种用于实现上述任一项所述的三角网格数据的拟合优化的方法的系统，所述系统包括函数生成模块，用于根据在原三维模型上选择的三维模型区域的形状特征拟合形函数；拟合模块，用于根据所述形函数生成优化的拟合三角网格；拼接模块，用于将所述拟合三角网格拼接回所述原三维模型的三角网格中。本专利技术通过根据在原三维模型上选择的三维模型区域的形状特征拟合形函数；然后根据所述形函数生成优化的拟合三角网格；最后将所述拟合三角网格拼接回所述原三维模型的三角网格中。实现了对选择的三维模型区域进行拟合优化。保证了拟合三角网格的拓扑正确性，并具有平滑均匀的特点；最后将生成的拟合三角网格拼接回原三角网格，实现了自动造型功能。可以对质量不好的三角网格数据做平滑优化，也可以对表面空洞修补，还可用于表面复杂凸起凹陷的去除，提供了三维几何模型处理领域的模型优化方法和系统。附图说明图I是本专利技术第一实施例提供的三角网格数据的拟合优化的系统的结构示意图；图2是本专利技术第二实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三角网格数据的拟合优化的方法，其特征在于，所述方法包括：A、根据在原三维模型上选择的三维模型区域的形状特征拟合形函数；B、根据所述形函数生成优化的拟合三角网格；C、将所述拟合三角网格拼接回所述原三维模型的三角网格中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建平，张吉帅，郭李云，熊彪，
申请(专利权)人：深圳市旭东数字医学影像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：