[发明专利]一种基于WebGL的三维晶体结构可视化方法

权利要求书

1.一种基于WebGL的三维晶体结构可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预设WebGL元数据及three.js模型；

S2：初始化作为可视化对象的网格模型参数；

S3：获取目标晶体学信息文件，从所述晶体学信息文件中读取目标晶体的结构信息；

S4：利用所述three.js模型，根据所述目标晶体的结构信息创建分别表示原子、化学键、晶体盒子、坐标轴的网格模型；

S5：将创建的分别表示原子、化学键、晶体盒子、坐标轴的网格模型保存到网格模型集合中，根据预设的WebGL元数据及three.js模型并通过渲染器将所有网格模型渲染到画布，完成三维晶体结构可视化。

2.根据权利要求1所述的三维晶体结构可视化方法，其特征在于：所述S1步骤中，预设WebGL元数据及three.js模型的具体步骤包括：

S1.1：预设three.js模型中画布的尺寸，预设three.js模型中用于辅助展示晶体结构的立方体，以立方体的任一顶点作为原点建立坐标轴；

S1.2：预设three.js模型中场景及渲染器，其中渲染器的大小与画布大小相等；

S1.3：设置three.js模型中的缩放比，并初始化平移矩阵和旋转矩阵；

S1.4：设置three.js模型所用相机为正交相机，设置当前相机的参数；当前相机的参数包括：相机视锥体垂直视野角、视锥体的纵横比、相机离视体积最近距离、相机离视体积最远距离、相机的目标点；其中视锥体的纵横比设置为画布的长宽比；

S1.5：设置用于鼠标拾取的raycaster射线；

S1.6：设置平行光源和环境光源，设定平行光源起点坐标、平行光的灯光衰减距离和环境光的灯光衰减距离。

3.根据权利要求2所述的三维晶体结构可视化方法，其特征在于：所述S2步骤中，所述网格模型参数包括元素属性、原子属性、晶体结构属性；其中：

元素属性包括元素符号、电子层、是否为金属元素、价电数、原子质量、共价半径、CPK配色、可成键元素列表；

原子属性包括分子索引、分子含有的原子数、分子结构渲染到画布上的缩放比、元素符号的显示、化学公式、权重；

晶体结构属性包括晶体数量、晶体盒子所有顶点的位置坐标、晶格常数、空间群名称、空间群转换矩阵。

4.根据权利要求3所述的三维晶体结构可视化方法，其特征在于：所述S3步骤中，其具体步骤包括：

S3.1：获取目标晶体学信息文件，从所述晶体学信息文件中读取绘制目标晶体所需要的元素属性、原子属性、晶体结构属性数据；

S3.2：根据读取的数据，设置目标晶体结构晶体盒子的顶点位置坐标，获取元素属性以及所有原子的位置坐标，获取目标晶体结构信息中的空间群类型并通过空间群转换矩阵进行空间群转换；

S3.3：遍历目标晶体结构中所有原子，比较各个原子之间的距离，根据所述各个原子之间的距离判断是否成键，若是，则在该两个原子之间创建化学键。

5.根据权利要求4所述的三维晶体结构可视化方法，其特征在于：所述S3.3步骤中，当原子间距离d满足成键限制条件时，则判断为原子间成键；其中所述成键限制条件的表达公式如下：

d≤r_i+r_j+Δ

其中，d表示原子间距离，r_i表示第i个原子的半径，r_j表示第j个原子的半径，Δ为成键阈值。