[发明专利]基于扩展链的随机颗粒圆生成方法

摘要

本发明涉及一种基于扩展链的随机颗粒圆生成方法，主要包括如下两个部分：常规颗粒圆的生成及活动链更新；颗粒圆干涉的处理方法。该方法利用扩展链算法根据某一概率密度函数产生随机半径并按照不干涉、尽可能致密的原则生成颗粒圆填充区域。重点设计了常规圆产生方法、干涉类型的定义和干涉处理办法，针对不同干涉情况选择当前线段生成新圆并更新活动链，完全杜绝了颗粒圆干涉，同时极大的减少了颗粒圆相离，显著提高仿真的精确性和可靠性。

主权项

一种基于扩展链的随机颗粒圆生成方法，其特征在于包括如下两个部分：第一部分、常规颗粒圆的生成及活动链更新：首先根据指定概率密度函数取随机半径r1，r2，r3分别作初生成初始圆C₁，C₂，C₃，三个圆彼此相切且圆心连线所组成的三角形内切圆圆心在原点位置；假设该三角形的三个边具有确定的方向C₁→C₂，C₂→C₃，C₃→C₁，由这些有向线段形成的封闭逆时针系统称作初始活动链C₁→C₂→C₃→C₁，该活动链上的线段可以由新生成的线段更新，被活动链包围的区域看作是已经被填充的区域；初始链形成之后，按序首先选取C₁C₂作为当前线段，根据指定的概率密度函数产生新圆C₄，要求该圆与C₁和C₂相切并居于有向线段C₁C₂的右侧，然后从初始活动链上删除线段C₁C₂，并添加新的有向线段C₁C₄和C₄C₂，更新成新的活动链C₁→C₄→C₂→C₃→C₁；下一步选取线段C₂C₃作为当前线段，以相同的方式产生C₅，并从初始活动链上删除线段C₂C₃，再添加新的有向线段C₂C₅和C₅C₃，形成新的活动链C₁→C₄→C₂→C₅→C₃→C₁；依此逐步更新扩展活动链直至达到填充圆数量或填满要求区域；第二部分、颗粒圆干涉的处理方法：为区别颗粒圆的干涉类型，通过以下方法定义前置圆与后置圆：假设活动链为…→C_k→C_k+1→C_k+2→C_k+3→…→C_m→…，如果C_kC_k+1为当前线段，连接C_k与原点O并延伸，与活动链交于点Q，则处于有向线段C_kQ右侧的圆C_k+1，C_k+2，…，C_m为前置圆，其余为后置圆；新圆的产生可能会与已生成的圆存在干涉；此时需要选取新的当前线段替代原当前线段，根据定义的干涉圆的前后置情况分为以下2种干涉类型：（1）与前置圆干涉；以C_kC_k+1为当前线段随机生成的圆C_p，半径为r^*，与前置圆C_k+n干涉，则将当前线段更新为C_kC_k+n，根据新的当前线段C_kC_k+n再次以随机半径r^*生成新圆C_q，判断该圆是否与活动链上的圆干涉；如果不干涉，则在当前活动链中删除线段C_kC_k+1，C_k+1C_k+2，…，C_k+n‑1C_k+n，并添加新的有向线段C_kC_q和C_qC_k+n，形成新的活动链；（2）与后置圆干涉；以C_kC_k+1为当前线段随机生成的圆C_p，半径为r^*，与前置圆C_k‑n干涉，则将当前线段更新为C_k‑nC_k+1，根据新的当前线段C_k‑nC_k+1再次以随机半径r^*生成新圆C_q，判断该圆是否与活动链上的圆干涉；如果不干涉，则在当前活动链中删除线段C_k‑nC_k‑n+1，…，C_k‑1C_k，C_kC_k+1，并添加新的有向线段C_k‑nC_q和C_qC_k+1，形成新的活动链。