[发明专利]一种三维CSG‑BRep模型的拓扑元素的访问方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维CSG-BRep模型的拓扑元素的访问方法。

背景技术

激光雷达的出现使数据获取的方式变得快捷方便。目前通用的建模手段是根据激光雷达测得的点云进行精简以及构网。虽然能够构建出精细的三维模型。但是，其缺点是构建的三角网模型具有数据量大，难以拆分，没有拓扑关系等缺点。不仅不便于管理，而且不具备对模型拓扑关系的详细描述。因此，迫切需要一种新的方法来解决这些问题。目前，很多学者对模型拓扑关系的表达和构建进行了研究。

但是，目前三维空间拓扑还处于初期阶段，虽然不同的专家学者都提出了各自的拓扑模型，但是还没有好的方法来进行实现拓扑结构的访问。对三维精细模型内部拓扑结构的研究更是寥寥无几。已知存在的问题主要有以下五点：1)都是假设模型已经存在，再去探究拓扑关系。2)都是只提出各自的拓扑模型，并无探究如何访问拓扑。3)对相邻空间体拓扑重建虽有较好的方法，但是在处理相交空间体的拓扑关系重建困难。4)基于体和影像来实现三维重建虽然能实现模型重建，但是模型紧靠简单的拉伸而成，不具有精细结构，而且模型仅具有简单的坐标表示而模型内部缺乏拓扑连接关系。5)多数拓扑模型存在数据冗余，拓扑与几何信息融合不全面的现象。

发明内容

本发明针对这些问题，按照面向对象的思想，以VS2010和C++语言为工具，设计了一套系统的拓扑元素表达和访问的机制。主要内容分为四点：1.提出一种CSG-BREP拓扑模型来描述模型内部的拓扑关系。2.根据三维激光点云自动拟合参数，或根据分割后的点云手动提取参数，结合拓扑模型，实现CSG-BREP模型创建，使得CSG-BREP模型与点云模型贴合。3.利用布尔运算(交运算，差运算，并运算)构造复杂CSG-BREP模型，将外拓扑(模型之间)化为内拓扑(模型之内)处理。4.实现模型拓扑结构的访问。该模型与普通三角网模型相比，模型各个构件可以拆分，所占用内存较少，并具备更完善的拓扑关系，实现了三维空间对象拓扑信息的查询与分析，解决了目前大部分模型如三角网模型没有详细拓扑关系、难以拆分、及拓扑关系访问机制的问题。

本发明提供的技术方案为：

一种三维CSG-BRep模型的拓扑元素的访问方法，包括：

访问建筑物的三维CSG-BRep模型中的单一模型内部拓扑关系的步骤和访问模型之间的拓扑关系的步骤；

通过访问建筑物的三维CSG-BRep模型的拓扑关系，以得到该建筑物中各结构之间的位置关系信息；

其中，所述访问单一模型内部拓扑关系的步骤包括访问形体的子级拓扑结构的步骤和访问形体的父级拓扑结构步骤，

访问模型之间的拓扑关系的步骤包括依次进行的：利用布尔运算将模型之间的拓扑回归统一到单一模型内的拓扑访问的步骤，和所述访问单一模型内部拓扑关系的步骤。

优选的是，所述的三维CSG-BRep模型的拓扑元素的访问方法中，所述访问形体的子级拓扑结构的步骤具体包括：

遍历形体的子级实体中所需要查找的拓扑元素类型，

当查找到一个所需要类型的拓扑元素时，

将该拓扑元素的信息存储到一个映射map中，

如此循环，直到找到所有所需要类型的拓扑元素。

优选的是，所述的三维CSG-BRep模型的拓扑元素的访问方法中，所述访问形体的父级拓扑结构的步骤具体包括：

遍历该形体，从该形体中找到位于该形体上的所有父级元素结构，

在查找到的父级元素结构中继续遍历位于该父级元素结构上的子级元素结构，

为查找到的子级元素结构赋予一个唯一标识，

将该子级元素结构的所述唯一标识和该父级元素结构按照key-value的形式放入到一映射map中，

从该映射map中提取出与该子级元素结构相连接的父级元素结构即可。

优选的是，所述的三维CSG-BRep模型的拓扑元素的访问方法中，利用布尔运算将模型之间的拓扑回归统一到单一模型内的拓扑访问的步骤包括通过对两个以上的物体进行交运算、并运算或差运算，以得到一个新的物体形态的步骤，其中，在所述交运算、并运算和差运算步骤中均用参数方程的形式表达基本体素。

较优选的是，所述的三维CSG-BRep模型的拓扑元素的访问方法中，利用布尔运算将模型之间的拓扑回归统一到单一模型内的拓扑访问的步骤具体包括：