[发明专利]一种重构层叠区域三角网格的方法

说明书

本发明公开了一种重构层叠区域三角网格的方法，首先标记层叠区域包围体内的数据，并利用层叠区域所属包围体之间的拓扑关系检测出边界多边形；在所检测出的边界多边形内，根据制定的约束准则筛选出最优的点构成三角形，形成初始三角网格；基于所述初始三角网格，使所述边界多边形向内增长，当没有点满足多边形边界边的增长时，停止增长并留下边界多边形形成的孔洞；按照一定的约束条件对所形成的孔洞进行修补，使修补后的三角形无病态趋向平滑，最终形成完整的三角网格。上述方法相对于人工处理消耗的时间更少、处理成果更加的光滑，同时避免了人工处理方式产生的网格褶皱和台阶现象。

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种重构层叠区域三角网格的方法。

背景技术

三维曲面重构是三维建模中的核心技术之一，是将离散的原始点云数据通过一定的算法拟合成能反映原始空间实体形状的曲面的过程，根据曲面表现形式的不同，三维曲面重构类型可分为曲面函数型重构和离散型数据重构。自由曲面函数重构主流的算法有：Bezier、B_Spline和NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline Curve)等，其特点是便于计算机显示，曲面光顺和局部控制力强等。离散型数据重构的主流算法多是依据Delaunay三角剖分的思想理论，因此所构建的曲面能更加规则化的表现复杂物体。国内外学者基于这两种表现形式的曲面，进行了广泛深入的研究，提出的理论方法层出不穷，也取得了巨大的成果。这些理论方法归根到底都是来源于数学方法，然而各种数学模型都会存在一定的误差范围，在误差范围内，国内外学者都尽可能地提高重构曲面质量及构建曲面效率。

影响重构曲面质量的因素很多，根据不同的构建方法，用于控制其质量的方式也不同，先将点云数据构建成多边形网格，再由多边形网格拟合成所需曲面是常用的重构曲面方法。但是由点云数据构建成多边形网格后，多边形网格往往会出现孔洞、层叠、法相不一致、自相交、非流行边和悬浮数据等质量问题。现有技术中对多边形孔洞、法相不一致、自相交、非流行边和悬浮数据研究较多，很多理论方法已经集成到商业软件中。例如geomagic、imageware和polyworks等主流三维处理软件可以方便地处理孔洞、法相不一致、自相交、非流行边和悬浮数据等质量问题，然而处理层叠问题比较复杂，往往通过人眼识别、选取、剔除的方式来处理层叠现象，人工操作费时费力，三维曲面重构的质量和效率就会受到人工熟练程度的制约，并且对于影响重构曲面质量的三角网格层叠现象，现有技术中缺少解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种重构层叠区域三角网格的方法，该方法相对于人工处理消耗的时间更少、处理成果更加的光滑，同时避免了人工处理方式产生的网格褶皱和台阶现象。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种重构层叠区域三角网格的方法，所述方法包括：

步骤1、标记层叠区域包围体内的数据，并利用层叠区域所属包围体之间的拓扑关系检测出边界多边形；

步骤2、在所检测出的边界多边形内，根据制定的约束准则筛选出最优的点构成三角形，形成初始三角网格；

步骤3、基于所述初始三角网格，使所述边界多边形向内增长，当没有点满足多边形边界边的增长时，停止增长并留下边界多边形形成的孔洞；

步骤4、按照一定的约束条件对所形成的孔洞进行修补，使修补后的三角形无病态趋向平滑，最终形成完整的三角网格。

在所述步骤1中，检测边界多边形的过程具体为：

首先在非层叠包围体中，寻找与标记层叠包围体有邻接关系的包围体，并标记为边界包围体；

在所述边界包围体中，判断与三角边邻接的两个三角形的顶点是否在层叠包围体中，如果在，则标记该三角边为边界边，且连接该三角边的两个顶点为边界点，并标记该三角边邻接的另一个三角形；