[发明专利]基于细分方法的分子表面网格生成方法

权利要求书

1.一种基于细分方法的分子表面网格生成方法，其操作步骤如下：

①对组成分子的所有原子进行预处理，使用分子表面原子滚动算法简称MSARA算法,提取出暴露在SES分子表面的原子,即探针求probe在滚动过程中可以接触到；剔除掉被覆盖在分子内部，从外面看不到的那些内部原子；

②分别对组成SES的三类面片—马鞍环面片、三角凹面片和凸球面,进行细分：对马鞍环面片采用扇形极限细分法；对三角凹面片和凸球面片采用基于三角形边细分的球面映射法，它是一种结合调和映射和球面均值的细分方法，专门对三角凹面片和凸球面进行细分；

③使用OpenGL工具对细分后所得到的三维数据进行显示；

④借助CUDA并行技术加速网格化和显示过程。

2.按照权利要求1所述的基于细分方法的分子表面网格生成方法，其特征在于所述步骤①中所述的MSARA算法的算法流程如下：

（1）建立一个链表 ’L_atom’ 存储从PDB文件中读出所有原子信息并标记为内部原子，每一个链表节点存储原子的三维坐标和一个指向该原子所有邻接原子的指针，接着按下面的步骤遍历链表 ’L_atom’ ;

（2）atom_i是 ’L_atom’ 中的某个原子，遍历此原子的邻接原子链表 ‘L_neighbor’ ;

（3）从 ‘L_neighbor’ 中取出两个原子atom_j, atom_k ,当atom_j与atom_k也相邻时根据Connolly公式 ，其中 为基准点的空间坐标； 为探针球到基准平面的距离；为基准平面的单位法向量；

计算探针球的中心坐标P ,若atom_j与atom_k不相邻则继续在 ’L_neighbor’ 中取下两个原子进行同样的计算;

（4）各自计算探针球中心P到原子atom_j, atom_k所有的邻接原子中心的距离d1, d2, …,dn… 如果d1, d2, …, dn…都大于它们的半径之和，则标记atom_i原子为表面原子，否则继续遍历aotm_i的邻接原子链表 ’L_neighbor’.。

3.按照权利要求1所述的基于细分方法的分子表面网格生成方法，其特征在于所述步骤②对马鞍环面片采用扇形极限细分法和对三角凹面片和凸球面片采用基于三角形边细分的球面映射法来完成的其实现步骤如下：

(1)首先，使用扇形极限细分法对马鞍环面片细分图中圆弧进行细分，所谓扇形极限细分即对扇形圆弧进行等弧长细分，然后对半径为H1,H2,H3,…,H7的圆弧同样采用扇形极限细分法进行细分；当细分一定的次数后就形成了马鞍环面网格；

(2)先选择正八面体作为初始网格，然后在初始网格基础上对每个三角形进行细分；每个三角形经边细分后将产生四个三角形，这个细分过程是一个递归的过程；一个三角形细分成4个三角形，接着继续细分成4*4=16个三角形，依此类推；

(3)对步骤(2)中使用三角形细分法新生成的点作一些处理，即对它们进行规范化：把它们映射到球的表面上；细分一次就映射一次，摒弃中间的过程从结果来看，就好比在原来的球面上插入一系列的点；当细分的次数足够多，使得这些一系列的点足够的密，由这些点组成的小三角形面片形成的面就无限逼近原来的球面了。