[发明专利]一种基于三棱柱剖分法的动态三维等值面提取方法

摘要

本发明涉及一种基于三棱柱剖分法的动态三维等值面提取方法，将分层的离散三维不规则数据在空间中形成的三棱柱剖分为11个四面体，取代传统将三棱柱剖分为3个或8个四面体的方法，在避免三棱柱中求解等值面时连接方式的二义性的同时，又可以避免剖分方式不一致产生的等值面不连续问题，在三棱柱剖分时尽可能将新增顶点等于待求等值面值，在剖分三棱柱的同时求得等值点，并将等值点作为四面体的顶点，从而高效的求解三棱柱结构中的动态连续的三维等值面。

主权项

1.一种基于三棱柱剖分法的动态三维等值面提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a，加载第一时刻各层离散点数据，将第i层和第i+1层三角网对应的点组成第i层三棱柱，i取值为1,2,…N-1，将N层三角网结构组合成N-1层三棱柱，N为三角网数据层数；步骤b，对第1层三棱柱进行遍历，首先通过每个三棱柱顶点集合值的范围判断三棱柱是否包含等值面，如包含则将三棱柱剖分为11个四面体，并记录剖分形成的四面体数据结构，同时对三棱柱进行标记，如不包含等值面则不处理，直到本层所有三棱柱全部被处理完毕，再对下一层进行处理，直到所有层的三棱柱处理完毕；所述将三棱柱剖分为11个四面体的具体方式为，首先，根据三棱柱的四边形顶点的值确定新增顶点位置，对于4个顶点中有3个大于并有1个小于等值面值的四边形，由其中小于等值面值的顶点向对角的顶点进行连接，并在连接线上采用距离反比法求得等值面值所在位置作为新增顶点，并连接新增顶点和四边形中剩余2个顶点；对于4个顶点中有1个大于并有3个小于等值面值的四边形，由其中大于等值面值的点向对角的顶点进行连接，并在连接线上采用距离反比法求得等值面值所在位置作为新增顶点，并连接新增顶点和四边形中剩余2个顶点；对于4个顶点中有2个大于并有2个小于等值面值的四边形，取其中最小值的顶点向对角的顶点进行连接，并在连接线上采用距离反比法求得等值面值所在位置作为新增顶点，并连接新增顶点和四边形中剩余2个顶点；对于4个顶点均大于或均小于等值面值的四边形时，直接连接四边形的两条对角线，产生的对角线交点作为新增顶点，并通过距离反比法获取新增顶点的值；然后，将三棱柱的3个四边形上所得共3个新增顶点两两相连构成3条边，取其中任1个新增顶点与非本四边形的2个顶点分别相连构成2条边；最后，以3个新增顶点与三棱柱的6个原有顶点共9个点作为四面体的顶点；以三棱柱的9条边、每个四边形中的新增顶点与该四边形4个顶点的4条连线共12条边， 3个新增顶点两两相连构成的3条边，以及其中1个新增顶点与非本四边形的2个顶点分别相连的2条边，共计26条边作为四面体的边，将三棱柱剖分成11个四面体；步骤c，加载已标记的三棱柱中原有顶点和新增顶点的值，对步骤b剖分形成的四面体数据结构进行遍历，根据四面体顶点集合值的范围判断四面体是否包含等值面，如包含则提取等值面，提取后所得等值面数据按照三角网方式进行存储，如遇到空间四边形则将其剖分为两个三角形，如四面体不包含等值面则不处理；步骤d，对剩下的其他时刻各层离散点数据按照步骤a到c进行处理，直到所有时刻各层离散点数据处理完毕，然后将按照三角网方式进行存储的等值面数据由所在的坐标转换为平面直角坐标，最后依次输出各时刻对应的等值面在平面直角坐标系下的三角网数据；步骤e，如需提取多个等值面，对剩下的其他等值面按照步骤a到d进行处理，直到所有等值面处理完毕；按照时间顺序对所有等值面的三角网数据进行渲染，动态展示三维空间中的动态三维等值面。