[发明专利]基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法及其装置

权利要求书

1.基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于它包括如下步骤：

①客户端输入曲面体的线框模型；

②服务器端根据输入的线框模型，利用相邻接的两条空间直线边的三个端点生成空间平面，再利用曲线上的三点生成空间二次曲线边的支撑平面并加入表面表，并利用相邻空间边以及模式识别的方法生成空间自然曲面；

③服务器端对相交曲面求交线，生成高次曲线边；

④服务器端将前述空间边无向分开为两条方向相反的有向边，计算每条有向边与其前向邻边的夹角，得到每条有向边的极左邻边；

⑤服务器端对表面进行划分，遍历每个表面，对表面上的有向边递归查找极左邻边形成一条有向路径，当路径的终点与起始有向边的起点重合时，删除桥边或直接从路径中提取封闭的面环，并将最终所形成的面环添加到面环表；

⑥服务器端判断每个表面上的每个面环的方向，即根据面环所在多边形的凸凹性质或包含不同空间边而采用相应策略确定面环是顺时针还是逆时针方向；

⑦服务器端根据每个表面上的面环的方向和大小，判断同一表面上不同面环间的位置关系，得到面环关系表；

⑧服务器端根据同一表面上不同面环的位置关系，确定面环与面环之间是否生成面片，得到空间面片表；

⑨服务器端对所有面片进行处理，按照通过有向边查找邻面的方法从所有面片中提取若干封闭面序列，即面片的集合，将这些封闭面序列组合起来，删除冗余的面片，最终得到目标形体的三维边界表示模型。

2.如权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，是基于以下装置实现的，其特征在于：包括进行输入曲面线框文件的客户端、对线框文件进行三维边界表示曲面体线框模型重建的服务器和将线框文件从客户端输送到服务器端的网络总线。

3.根据权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于：步骤①中所述的线框模型，包括空间顶点表和空间边表以及其关联结构。

4.根据权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于：步骤②中所述利用相邻空间边以及模式识别的方法生成空间自然曲面，包括：a.服务器检测相邻的且不在同一平面上的直线边和曲线边生成相应的曲面或b.服务器检测相邻的且不在同一平面上的两条圆弧或两个整圆生成相应的曲面。

5.根据权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于：所述步骤③中的相交曲面，是通过服务器端检测是否有空间顶点同时落在两个曲面上判别两个曲面是否相交的：有相交点为相交曲面；否则，为不相交曲面。

6.根据权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于：所述步骤③中的生成高次曲线边，是将交线作划分从而生成高次曲线边。

7.根据权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于：所述步骤④中计算每条有向边的极左邻边的夹角，是通过表面法矢和右手螺旋法则来计算的。

8.根据权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于：所述步骤⑥中服务器端对每个表面上的每个面环进行检测，根据面环所在多边形的不同类型采用相应策略判断面环在与法矢满足右手螺旋法则的情况下为顺时针还是逆时针，具体是通过以下步骤完成的：检测每个表面上的每个面环，若该面环含有有向曲线边，则将曲线边用有向直线段逼近，逼近的方法是根据曲线段的曲率求取一定次数的肩点，然后用有序的轮廓点与肩点、肩点与肩点之间的有向线段逼近曲线边；若面环为凹多边形，则对多边形进行三角剖分，根据面环中的有向边对剖分后的三角形顶点排序，从而得到有向三角形；经过上述处理之后，计算凸多边形的两相邻边或者三角剖分后有向三角形的两相邻边的矢量叉积，并将叉积结果与法矢做矢量点积运算，根据运算结果是否大于0，判断面环方向在与表面法矢满足右手螺旋法则条件下为顺时针或逆时针。

9.根据权利要求1所述的基于线框的曲面体三维边界表示模型重建方法，其特征在于：所述步骤中⑦服务器端同一表面上不同面环的位置关系，是根据表面上面环方向或面环上的点是否位于另一个面环内来判断所有面环之间的位置关系。