[发明专利]曲面距离计算系统及方法

权利要求书

1.一种曲面距离计算系统，其特征在于，该系统包括：

网格化模块，用于从计算装置的存储器读取需要计算距离的第一曲面及第二曲面的参数方程，分别对该第一曲面及第二曲面进行三角网格化处理，得到第一曲面的所有三角形及第二曲面的所有三角形；

网格化模块，还用于将参数平面等分为一系列小方格，参数平面的每个小方格对应于空间中与该小方格边长相等的一个立方体，该立方体称作空间小包围盒；

关系确定模块，用于分别确定第一曲面及第二曲面的三角形与空间小包围盒的关联关系；及

距离计算模块，用于根据三角形与空间小包围盒的关联关系确定第一曲面及第二曲面上距离最近的三角形，计算该两个最近的三角形之间的距离作为第一曲面的每个三角形到第二曲面的最近距离，取最小的最近距离作为第一曲面与第二曲面之间的最小距离。

2.如权利要求1所述的曲面距离计算系统，其特征在于，所述网格化模块对该第一曲面及第二曲面进行三角网格化处理包括：

(a1)从存储设备中读取该第一曲面或第二曲面三维模型；

(a2)将该三维模型转换为B样条曲面，得到B样条曲面在UV参数平面内的封闭边界线，对该封闭边界线以U直线和V直线进行等分，得到若干个小方格；

(a3)将与封闭边界线无交点的小方格的四个顶点按逆时针顺序组成两个三角形；

(a4)对于与封闭边界线有交点的小方格，将小方格的顶点中落入封闭边界曲线内的顶点、小方格与封闭边界曲线的交点及封闭边界线上的边界点加入2D点组成的队列Q；

(a5)读取2D点组成的队列Q中的第一点p1及与点p1最近的点p2，P1、p2组成三角形A的一条边，三角形第三点p3的查找原则是边p1p2对应的内角在三角形A的内角中最大以及三角形A的外接圆内没有队列Q中的点；及

(a6)根据上述查找原则在队列Q中查找其它三角形的顶点，得到该第一曲面或第二曲面的所有三角形组成的队列。

3.如权利要求1所述的曲面距离计算系统，其特征在于，所述关系确定模块确定第一曲面及第二曲面的三角形与空间小包围盒的关联关系包括：

(b1)从第一曲面或第二曲面的三角形队列中读取一个三角形；

(b2)确定该三角形的外接球及最大空间包围盒，该最大空间包围盒指的是包围该三角形的外接球的一个长方体；

(b3)过滤掉该三角形的最大空间包围盒之外的所有空间小包围盒；

(b4)计算该外接球球心到该最大空间包围盒包含的每个空间小包围盒四个顶点的距离d1，d2，d3，d4，若d1，d2，d3，d4中的最小值大于或等于外接球半径R，则表明对应的空间小包围盒与该三角形不相交，过滤掉该空间小包围盒；

(b5)判断是否位于该三角形及该最大空间包围盒之间的每个空间小包围盒都与该三角形有交点，若位于该三角形及该最大空间包围盒之间的某个空间小包围盒与该三角形无交点，则过滤掉该空间小包围盒，若位于该三角形及该最大空间包围盒之间的某个空间小包围盒与该三角形有交点，则判断该空间小包围盒该三角形相交，在该空间小包围盒中设置第一标志；

(b6)在被该三角形包含的空间小包围盒中设置第二标志；

(b7)判断该曲面的三角形队列中是否还有三角形未被读取，若还有三角形未被读取，则自(b1)开始重复，直到该曲面的所有三角形与所有空间小包围盒的关联关系都被确定。

4.如权利要求1所述的曲面距离计算系统，其特征在于，所述距离计算模块根据三角形与空间小包围盒的关联关系确定第一曲面及第二曲面上距离最近的三角形包括：

(c1)从第一曲面的队列中读取一个三角形t；

(c2)根据空间小包围盒中设置的标志判断该三角形t的外接球包含的空间小包围盒是否与第二曲面的某个三角形t’相关联，若相关联，则视该第二曲面的该三角形t’与第一曲面的三角形t距离最近，若无关联，则根据该三角形t与该外接球包含的空间小包围盒的关联关系确定三角形t的最大包围盒的顶点的坐标值；

(c3)以逐次向空间各个方向扩展一层空间小包围盒的方式更新最大包围盒的顶点的坐标值，直到第二曲面的某个三角形t’被新的最大包围盒包含，视第二曲面的该三角形t’为与第一曲面的三角形t距离最近；及

(c4)判断第一曲面的队列中是否还有三角形未被读取，若还有三角形未被读取，则自(c1)开始重复，直到确定与第一曲面的每个三角形距离最近的第二曲面上的三角形。