本发明专利技术提供一种产品逆向工程数据动态索引多目标自适应构建方法，其特征在于：首先读取产品逆向工程数据文件，建立各空间对象的轴向包围盒，依据轴向包围盒的中心及外接球半径建立各空间对象对应的数据结点，并存入数据结点序列，通过选择插入位置、强制重新插入、结点分裂、调整结点轴向包围盒等步骤将序列中各数据结点插入到索引结构中，将轴向包围盒体积较大的数据结点重新插入到索引结构中，进一步优化索引结构，实现产品逆向工程数据动态索引结构的建立。本发明专利技术可建立各种复杂产品逆向工程数据的空间索引结构，具有参数依赖性低、稳定性强、查询效率高的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种，属于产品逆向工程
技术介绍
在产品逆向工程
，所处理的原始数据通常是来自实物表面采样而获得的散乱点云、多边形网格模型等数据格式，基于该类原始数据进行曲面重建生成分片连续曲面是产品逆向工程的核心技术。由于散乱点云、多边形网格以及分片连续曲面这些数据格式均表现为大规模甚至海量空间几何对象的复合结构，为这些数据类型构建一种通用且高效的索引技术，对于提高产品逆向工程数据处理效率具有重要意义。对现有文献检索发现，现有产品逆向工程数据的索引技术通常仅适用于某种特定的数据类型。在散乱点云处理中，空间八叉树与K-D树分别是应用最为广泛的静态索引与动态索引。周海在其博士学位论文“细分曲面造型技术研究”(南京航空航天大学，2005)中采用空间八叉树作为三角网格模型的空间索引结构，依据三角面片包围盒中心的位置将三角面片插入到空间八叉树中，建立三角网格模型索引结构，组织三角面片间的近邻关系，该方法以三角面片包围盒中心表示三角面片，不能准确反映三角面片所在位置及所占空间区域大小，准确性差，降低了索引结构的质量及基于该结构的空间查询效率。王占礼在其博士学位论文“面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究”(吉林大学，2007)中采用一个大包围盒包围三角网格模型，将该包围盒作为根索引结点，然后将其中的三角面片分割成两部分，每一部分用一个包围盒包围，再对每一个包围盒递推进行分割，直到一个包围盒只包含一个三角面片，建立三角网格模型的非平衡二叉树索引结构，该结构提高了三角网格模型的空间查询效率，但由于该结构为非平衡二叉树，故只适用于分布较为均匀的三角网格模型，当三角网格模型分布疏密不均时，容易出现树的某一分支层数过多现象，导致数据结构急剧恶化，严重降低索引查询效率。孙殿柱等人在其学术论文“基于四维聚类的R*-树结点分裂算法”(机械工程学报，2009，45 (10) =180-184)中对R*-树进行了改进，使之可统一索引散乱点云、多边形网格等数据类型，继而在其学术论文“三角B6Zier曲面快速求交算法”(机械工程学报，2011,47 (3) 89-94)中将改进的R*-树作为分片连续曲面的索引结构以提高相交三角B6Zier曲面片查询效率，但是由于改进的R-树在索引结点分裂过程中采用了 k-均值聚类算法，需要用户交互设定聚类簇数，聚类簇数的不同会导致差别很大的索引 结点分裂结果，导致索引结构与性能不稳定，此外k-均值聚类算法是一种局部搜索算法，对初始值过于敏感，采用爬山法迭代搜索最优的索引结点分裂结果，容易陷入局部极值，难以获得全局最优的索引结点分裂结果，导致未能充分发挥R*-树的优势。综上所述，目前的产品逆向工程数据的动态索引结构已经具备了一定的通用性，可基于统一的索引机制处理各种类型的空间几何对象的复合结构，但是依然存在数据适应性较差、索引性能较低并且系统资源消耗较高等问题，为产品逆向工程数据构建稳定、高效的索引机制已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为克服现有产品逆向工程数据的索引机制的不足，本专利技术目的在于提供一种，使之能索引各种类型的逆向工程数据，具有稳定性强、数据查询效率高的特点，技术方案如下 一种，其特征在于包含以下步骤一、读取产品逆向工程数据，建立各空间对象的轴向包围盒，依据轴向包围盒的中心以及外接球半径建立其对应的数据结点，并存入数据结点序列；二、将数据结点插入到索引结构中，结点插入到索引结构的具体步骤是1)为结点选择插入位置；2)将结点插入到步骤I)中得到的位置；3)令结点插入到结点node下，判断结点node的子结点数是否大于结点的最大子结点数，如果大于则对结点node进行溢出处理，若结点node为非根索引结点且在插入一个空间对象过程中该结点所在层第一次进行溢出处理，则在结点node中有选择地取出一部分结点，将它们重新插入索引结构的该层中，否则进行结点分裂；4)调整各结点的轴向包围盒；三、将体积过大的轴向包围盒重新插入到索引结构中，实现索引结构的优化；四、基于产品逆向工程数据动态索引结构，实现散乱点云、多边形网格以及分片连续曲面的 拓扑近邻查询。为实现专利技术目的，所述的，在步骤一中，读取逆向工程数据文件，若空间对象为散乱点则以该点为中心建立边长为单位I且各条棱均平行于坐标轴的轴向包围盒，若空间对象为多边形网格则建立恰好包围网格顶点的轴向包围盒，若空间对象为分片曲面片则建立恰好包围其控制顶点的轴向包围盒，建立各空间对象对应的数据结点，并将其存入数据结点序列,数据结点包含空间对象的信息以及对应的轴向包围盒信息。为实现专利技术目的，所述的，在步骤二中，将数据结点插入到索引结构，方法是结点包括索引结点和数据结点，索引结点包含根索引结点、内部索引结点和叶索引结点，索引结构的最上层结点为根索引结点、最下层结点为叶索引结点、其余结点为内部索引结点，定义M为结点的最大子结点数(M为大于2的整数)、P为结点最小子结点数(m为小于或等于M /2的整数)，除根索引结点外，每个索引结点的子结点数均小于等于]且大于等于 索引结构中每个结点的轴向包围盒恰好包围该结点的所有子结点。为实现专利技术目的，所述的，在步骤二中为结点选择插入位置的步骤具体是1)令当前结点为current_node,如果索引结构为空则返回空，否则令current_node为索引结构根索引结点；2)令结点将要插入的层数为level，若结点为数据结点则level为索引结构的叶子层，其他类型结点的插入是由强制重新插入引起的，level为其重新插入前所在层数；3)计算current_node的每个子结点与待插入结点的轴向包围盒外接球重叠度，选择重叠度最小的作为current_node ；4)重复步骤2)直到索引结构的level层为止。为实现专利技术目的，所述的，在步骤二中，将结点插入到索引结构，令任意两结点轴向包围盒的外接球半径分别为％轴向包围盒中心间的距离为式^/，两结点Ci、&轴向包围盒的外接球重叠度的计算公式为=1Ta^以结点轴向包围盒外接球重叠度衡量两结点间的相似性大小，重叠度越气j·大则结点间的相似性越大，否则越小。为实现专利技术目的，所述的，在步骤二的步骤3)中，选择重新插入结点的步骤具体是1)对溢出结点node的lf + 1个子结点，计算它们的轴向包围盒的中心到结点node的轴向包围盒的中心的距离；2)以步骤I)中计算的距离值为关键字，对结点node的子结点进行降序排序，选出前P个子结点。为实现专利技术目的，所述的，在步骤二的步骤3)中，结点分裂的步骤具体是1)对结点node的子结点进行二进制编码，O表示非聚类中心，I表示聚类中心，并构造及初始化指定规模的种群P(t), t=l,计算其目标函数和适应值；2)依据个体的目标函数选出非支配解集E(t) ;3)对种群P(t)进行选择、交叉、变异操作，得到下一代种群P(t+1)，令t=t+l ;4)计算种群P(t)的目标函数值与适应值；5)计算种群P (t)的非支配解集，然后更新非支配解集E (t) ;6)若达到截止的进化代数则跳转到步骤7)，否则跳转到步骤3) ;7)对非支配解集E(t)进行解码，然后从中选取轴向包围盒重叠度与轴向包围盒体积之和最小的分裂方案作为结点node的最优分裂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种产品逆向工程数据动态索引多目标自适应构建方法，其特征在于包含以下步骤：一、读取产品逆向工程数据，建立各散乱点云、多边形网格及分片连续曲面的轴向包围盒，依据轴向包围盒的中心及外接球半径建立各空间对象对应的数据结点，并存入数据结点序列，其中结点包括索引结点和数据结点，索引结点包含根索引结点、内部索引结点和叶索引结点，索引结构的最上层结点为根索引结点、最下层结点为叶索引结点、其余结点为内部索引结点，定义？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？为结点的最大子结点数、为结点最小子结点数，其中为大于2的整数，为小于或等于/2的整数，除根索引结点外，每个索引结点的子结点数均小于等于且大于等于；索引结构中每个结点的轴向包围盒恰好包围该结点的所有子结点；二、将数据结点插入到索引结构中，步骤具体是：1）为结点选择插入位置，具体步骤为：(1)令当前结点为current_node，如果索引结构为空则返回空，否则令current_node为索引结构根索引结点；(2)令结点将要插入的层数为level，若结点为数据结点则level为索引结构的叶子层，其他类型结点的插入是由强制重新插入引起的，？level为其重新插入前所在层数；(3)？计算current_node的每个子结点与待插入结点的轴向包围盒外接球重叠度，选择重叠度最小的作为current_node，其中计算两个结点的轴向包围盒外接球重叠度的方法为：令任意两结点、的轴向包围盒外接球半径分别为、，轴向包围盒中心间的距离为，采用公式计算两结点轴向包围盒的外接球重叠度；(4)重复步骤(2)直到索引结构的level层为止；2）将结点插入到步骤1）中得到的插入位置；3）令结点插入到结点node下，判断结点node的子结点数是否大于结点的最大子结点数，如果大于则对结点node进行溢出处理，若结点node为非根索引结点且在插入一个空间对象过程中该结点所在层第一次进行溢出处理，则计算溢出结点node的个子结点的轴向包围盒的中心到结点node的轴向包围盒的中心的距离,？以距离值为关键字，对结点node的子结点进行降序排序，选出前个子结点将它们重新插入索引结构的该层中，否则将结点node的子结点划分为k簇，将分簇作为结点node的子结点，为分簇集合分别新建结点，计算新结点的轴向包围盒，并将新节点作为结点node的父结点的子结点插入到索引结构中，实现结点的分裂；4）调整各结点的轴向包围盒，具体过程为：(1)？设新插入到索引结构中的结点的父结点为src_node；(2)？调整父结点src_node的轴向包围盒，使其恰好包含父结点src_node的所有子结点；(3)？若父结点src_node为根索引结点，程序返回，否则继续执行；(4)？令父结点src_node为步骤(1)中父结点src_node的父结点，返回步骤(2)；三、将体积过大的轴向包围盒重新插入到索引结构中，实现索引结构的优化；四、基于产品逆向工程数据动态索引结构，实现散乱点云、多边形网格以及分片连续曲面的拓扑近邻查询，其中查询任一空间对象T的邻接对象的具体步骤如下：1）令空间对象T的轴向包围盒外接球为S；2)令表示在以结点n为根索引结点的索引结构中查询空间对象T的邻近对象集合，若结点n为数据结点且与外接球S相交，则返回其包含的空间对象集合，若结点n为内部结点，则，其中表示结点N中与外接球S相交的子结点；3)？将当前结点N初始化为索引结构的根索引结点，则空间对象T的邻近对象集合为。978dest_path_image001.jpg,207969dest_path_image002.jpg,259101dest_path_image001.jpg,184332dest_path_image002.jpg,346323dest_path_image001.jpg,109617dest_path_image001.jpg,393968dest_path_image002.jpg,540916dest_path_image003.jpg,506598dest_path_image004.jpg,688180dest_path_image005.jpg,143432dest_path_image006.jpg,980938dest_path_image007.jpg,547049dest_path_image008.jpg,520821dest_path_image001.jpg,146975dest_path_image...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙殿柱，史阳，刘华东，李延瑞，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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