[发明专利]一种八叉树三维模型等级归并数据压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在三维模型构建过程中，通过八叉树等级归并实现八叉树三维模型构建的数据压缩方法，属于地理信息系统三维建模领域。

背景技术

八叉树法是地理信息系统三维建模常用的方法，是将指定的三维空间区域均分为8个象限，且在树上的每个非叶子结点处存储8个数据元素(体素)，当象限中所有体素都为均质体时，该类型值存入相应的结点数据元素中，否则对非均质象限进行象限细分，该结点中的相应数据元素指向树中的下一个结点，如此循环直至每个结点所代表的区域都为均质体或达到所要求的体素分辨率为止。但在对非均质体进行均分时，每分一次，则相应的增加存储量，导致在整个三维模型构建过程中产生了海量的数据存储。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种八叉树等级归并数据压缩方法，通过八叉树等级归并减少实结点的数目，以实现在三维模型构建过程中对数据的压缩存储。

为实现这一目的，本发明是在八叉树三维模型构建方法的基础上，通过对八叉树均分，确定每个结点的编号、等级、结点的属性以及结点的方向属性值，然后通过共同面的判定实现实结点的等级归并。

具体步骤如下：

一、八叉树均分：

首先进行八叉树均分，在均分时需要设定每个结点的编号、等级、结点的属性以及结点的方向属性值。其中结点的编号依次设为0、1、2、3、4、5、6、7，如图1所示。结点的等级初始化为0。结点的属性按种类设为实结点、空结点或虚结点。空结点是指对非均质体进行均分时，得到的没有包含形体的均质体；实结点是指对非均质体进行均分时，得到的包含整个形体的均质体；虚结点是指对非均质体进行均分时，达到所要求体素分辨率且只包含部分形体的体素。结点的方向属性值按如下设定：

进行八叉树划分时，可划定6个方向，分别为：上U8＝{0，1，2，3}，下D8＝{4，5，6，7}，左L8＝{0，1，4，5}，右R8＝{2，3，6，7}，前F8＝{1，3，5，7}，后B8＝{0，2，4，6}，则每个实结点按上下左右前后的顺序设定结点方向属性值如表1所示；

表1：八叉树均分时对应每个结点的方向属性值

二、共同面的判定及归并：

共同面的判定及归并有三类：分别是对等级(0，0)同层同父同等级结点共同面的判定及归并；等级(1，1)同层同父同等级结点共同面的判定及归并；临层结点共同面的判定及归并。并且每一类的等级归并都是在前一类的等级归并结束后进行。其每一类共同面的判定以及等级归并具体情况如下：

1、等级(0，0)同层同父同等级结点共同面的判定及归并：

对编号为0的结点，其共同面的结点编号集合为{1，2，4}；

对编号为1的结点，其共同面的结点编号集合为{0，3，5}；

对编号为2的结点，其共同面的结点编号集合为{3，0，6}；

对编号为3的结点，其共同面的结点编号集合为{2，1，7}；

对编号为4的结点，其共同面的结点编号集合为{5，6，0}；

对编号为5的结点，其共同面的结点编号集合为{4，7，1}；

对编号为6的结点，其共同面的结点编号集合为{7，4，2}；

对编号为7的结点，其共同面的结点编号集合为{6，5，3}。

设一个二维数组num[i][j](0≤i≤7，0≤j≤2)按一定次序存储共同面编号，初始化为：

num[8][3]＝{{1，2，4}，{0，3，5}，{3，0，6}，{2，1，7}，{5，6，0}，{4，7，1}，{7，4，2}，{6，5，3}}。

等级(0，0)结点归并步骤如下：

①判别编号i(0≤i≤7，i的初始值为0)的结点是否为实结点且等级是否为0，是则转第②步，否则i++，重复步骤①。

②依num[i][j](0≤j≤2)的顺序判断其对应的结点是否为实结点且等级是否为0，若是判断j是否等于2，等于转到第③步，不等则转到第④步；若不是i++，转到步骤①。

③判断编号为num[i][2]对应结点的共同面结点(结点i除外)是否为实结点且等级是否为0，若不是则对编号为i和num[i][2]的结点进行归并，结点i的等级变为3，结点num[i][2]置为空结点。i++，转到步骤①。