[发明专利]舰船与尾迹的网格模型的融合与优化方法

权利要求书

1.舰船与尾迹三角网格模型的融合与优化方法，其特征在于具体步骤为：

(一)利用对舰船与尾迹模型的先验知识，分别确定舰船模型与尾迹模型的交叠区域；

(二)求取交叠区域舰船模型与尾迹模型中三角面元的交点；

(三)剖分三角网格交叠区域每个三角面元上的散乱点，得到交叠区域新的网格结构，即初始网格融合模型；

(四)消除畸形三角面元，优化网格模型；即在实现任意两个三角网格的初步融合后，控制构成网格的三角面元的内角，从而优化融合过程因剖分所产生的畸形三角面元；

步骤(二)的具体流程为：

对于一个空间三角网格模型FV，用一个三元组集合FV:{vert,edge,face}来描述，其中，vert:{v1,v2,v3,…,vn}表示顶点集合，edge:{e1,e2,e3,…,en}表示边集合，face:{f1,f2,f3,…,fn}表示三角形集合；将上述两个三角网格模型分别记为FV1，FV2，融合后的整体三角网格记为FV3；三角网格FV1:{vert1,edge1,face1}，有N1个三角面元，其第i个三角面元记为face1(i),i＝1,2,…，i₀，…，N1；三角网格FV2:{vert2,edge2,face2}，有N2个三角面元，其第j个三角面元记为face2(j),j＝1,2,…,j₀,…，N2；

(1)求取两个三角形的交点

空间两个三角形有相离、相交和相切三种位置关系；对于ΔABC与ΔDEF是交叠的，需要分别考虑ΔABC和ΔDEF的网格结构变化；由于空间两个三角形的位置关系分为共面和异面两种，在求取两个三角形的交点时分两种情况：

1)共面：计算ΔDEF的三条边与ΔABC三条边的交点，若有交点，则交点在两个三角形的边上或顶点上；

2)异面：首先，分别计算ΔABC的三条边与ΔDEF的交点，若有交点，则交点在ΔDEF的顶点上、边上或ΔDEF内部，并向交点集合vadd中添加；其次，分别计算ΔDEF的三条边与ΔABC的交点，若有交点，则交点在ΔABC的顶点上、边上或ΔABC内部，并向交点集合vadd中添加；

(2)求取单个三角面元与复杂网格模型的交点

按照上述过程(1)中方法求取该单个三角面元与复杂网格模型中每一个三角面元的交点，若有交点，则向交点集合vadd中添加；

(3)求取两个复杂网格模型的交点

按照上述过程(2)中方法，判断三角网格模型FV1上的每一个三角面元，与构成三角网格模型FV2的全部三角面元的相交情况：若两个三角面元是相交的，则计算并记录交点；三角网格模型FV1上的第i₀个三角面元face1(i₀)相应会有一个交点集，记为vert_int(i₀)；vert_int(i₀)里所有的点都满足三角形face1(i₀)的方程，即所有交点都只在三角面元face1(i₀)内，而不会在其他三角面元face1(i)，i≠i₀内；同时，将这个三角形的三个顶点和新增交点集vert_int(i₀)构成的点集记为vert_new(i₀)；

遍历网格模型FV1中所有三角面元之后，再考虑网格模型FV2的每一个三角面元，判断FV2上每一个三角面元是否与FV1的上的三角面元相交；通过相同的算法来判断，最后得到FV2的第j₀个三角面元相应的交点集vert_int(j₀)以及相应有vert_new(j₀)；

步骤(三)的具体过程为：

(1)剖分：对于网格融合过程中的散乱点云，使用经典的Delaunay剖分，剖分分2步完成：首先，将同一平面上的所有散乱点绕定轴r，以α角逆时针旋转到xoy平面上；其中，定轴r是三维点云原来所在的平面M与xoy平面的交线，旋转角α是平面M与xoy平面所成的二面角；其次，对旋转后的散乱点进行二维Delaunay剖分；xoy平面上散乱点的网格结构即是原三维散乱点的网格结构；

(2)在步骤(二)中已经求得两个复杂模型里所有三角面元上的交点集，按照过程(1)剖分方法，分别重新剖分所有三角面元所在区域，得到新的网格结构FV3；

其中，交点集分为空与非空两种情况，对于face1(i₀)有：

1)若交点集为空，即说明face1(i₀)与FV2中所有的三角面元都未相交，则三角面元face1(i₀)所在区域的网格结构不改变，只需直接将面元信息face1(i₀)复制到FV3的面元列表中；

2)若交点集非空，即说明三角面元face1(i₀)所在区域的网格结构受到了网格FV2的影响，则剖分点集vert_new(i₀)，得到三角面元face1(i₀)区域新的三角网格结构，并添加到FV3的面元列表中。