[发明专利]任意边界复杂曲面的快速离散化方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种任意边界复杂曲面的快速离散化方法，将曲面的三维边界曲线投影到二维平面，得到二维边界曲线，然后进行离散化得到离散多边形；在离散多边形的外围建立包围盒，对包围盒进行矩形网格划分；对内部网格进行三角划分得到内部三角网格，对相交网格裁剪得到裁剪网格，裁剪网格为被离散多边形分割的位于曲面内的网格部分；对裁剪网格进行三角划分生成边界三角网格；将内部三角网格与边界三角网格合并为曲面二维三角网格；将曲面二维三角网格与该网格的高度信息关联，实现三维曲面的离散化。本发明还公开了一种任意边界复杂曲面的快速离散化装置及一种可读存储介质，同样具有上述有益效果。

技术领域

本发明属于复杂曲面的离散化技术领域，特别是涉及三维建模中任意边界复杂曲面的离散化方法、装置及一种可读存储介质。

背景技术

平面或空间中的曲线上的一点可以用一个参数来表示，比如把一条细绳看作一条曲线，这条细绳上的每一处位置可以用该处到绳首的长度t来指定，这里的t就称为曲线的参数。空间中曲面上任一点可以用两个参数来确定，比如在地球仪上可以用经度u和纬度v来确定任一处位置，这里的(u,v)就称为曲面的参数。参数的范围称为参数域。

计算机只能显示离散的点，对曲面的显示必须进行离散采样后呈现。所以在三维建模领域我们需要把曲面进行离散后方便计算机显示，曲面的离散是指在曲面上进行采样得到采样点，相近的采样点连结成三角形，用所有这些三角形逼近曲面的形状。

任意边界曲面的离散往往是非常复杂且困难的，原因有两点，其一是算法的通用性，需要对任意的曲面都适用，这里的曲面包括常见的圆柱面、圆环面、圆锥面和球面，也包括在计算机辅助设计(CAD)领域应用广泛的Bezier曲面和NURBS曲面。此外，这里的通用性还包含另一层意思，即曲面边界曲线是任意类型的，比如线段、圆弧、Bezier曲线和NURBS曲线等。其二是关于曲面孔洞的处理，这里孔洞也可以是任意类型的而且数量不限的。这两个难点导致目前的离散对任意边界且带孔洞的曲面离散并不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提出一种任意边界复杂曲面的离散化方法，能对任意曲面快速进行离散，满足云设计网页端实时显示的要求。本发明解决的其他技术问题是提供一种任意边界复杂曲面的快速离散化装置及一种可读存储介质，同样具有达到上述目的。

本发明提供了一种任意边界复杂曲面的快速离散化方法，包括：将曲面的三维边界曲线投影到二维平面，得到二维边界曲线；

将二维边界曲线进行离散化得到离散多边形；

在离散多边形的外围建立包围盒，对包围盒进行矩形网格划分；与离散多边形相交的网格为相交网格，曲面内不与离散多边形相交的网格为内部网格，曲面外的网格为外部网格；

对内部网格进行三角划分得到内部三角网格，对相交网格裁剪得到裁剪网格，裁剪网格为被离散多边形分割的位于曲面内的网格部分；对裁剪网格进行三角划分生成边界三角网格；将内部三角网格与边界三角网格合并为曲面二维三角网格；

将曲面二维三角网格与该网格的高度信息进行关联，实现三维曲面的离散化。

进一步地，所述曲面具有孔洞，所述二维边界曲线包括二维外边界曲线和二维内环曲线；二维外边界曲线对应曲面的三维边界曲线，二维内环曲线对应孔洞的内环曲线。

进一步地，所述在离散多边形的外围建立的包围盒，为包围离散多边形的最小矩形，该矩形长宽分别与x、y坐标轴平行。

进一步地，所述对包围盒进行矩形网格划分具体包括，在对曲面进行矩形网格划分的过程中，利用矩形网格四个角点的法向量进行判断，如果水平方向上的法向量之差的长度过长则在水平方向对矩形网格再进行细分，若竖直方向的法向量之差的长度过大则在竖直方向对矩形网格再进行细分，重复上述步骤直至水平方向和竖直方向的法向量之差皆达到要求为止。

进一步地，三角网格划分，为取矩形网格对角线进行划分。