[发明专利]支持STL数据源的动态空间索引构建方法

摘要

本发明提供一种支持STL数据源的网格曲面动态空间索引构建方法，属于数字化设计与制造领域，其特征在于：对STL文件格式的数字模型构建网格曲面顶点的KD树索引，在构建的过程中逐步消除网格曲面中的顶点冗余数据；通过KD树的最近邻查询算法快速查询STL数据源中的顶点信息，提高顶点数据复本消除效率；基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构；利用半边结构中的半边环序及对偶半边信息，连接相邻三角面片，实现完整曲面拓扑结构的快速重建。本发明方法使所得的KD树与半边结构相融合的动态索引，大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间，并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。

主权项

1.一种支持STL数据源的网格曲面动态空间索引构建方法，其特征在于步骤依次为：(1)对STL文件格式的数字模型构建网格曲面顶点的KD树索引，在构建的过程中逐步消除网格曲面中的顶点冗余数据；(2)通过KD树的最近邻查询算法在所构建的KD树中快速查询STL数据源中的顶点信息，提高顶点数据复本消除效率；(3)基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构，将STL中记录的三角面片信息转化为半边结构中的半边信息，进而将半边信息转化为KD树中顶点信息的引用，实现半边结构与KD树的融合，具体步骤为：1)将i初始化为1，H、F为空集，其中H表示半边集合，F表示面片集合；2)解析STL文件中的第i个面片fi的数据区段，获得面片法向ni与顶点数据vi1，vi2，vi3；3)构造半边数据结构hi1，hi2，hi3以及面片fi的数据结构，并将其数据域均初始化为空；4)将j初始化为1，k＝(j+1)mod3，即k为j+1除以3的余数；5)应用KD树的最近邻查询算法，在网格曲面顶点KD树U中获取vik的最近邻点所在的叶节点U(vij)；6)将U(vij)作为hij的终点，并将hik作为hij的下一条半边；7)将hik作为vij的一条出射半边添加至U(vij)的半边集合H中；8)j＝j+1；9)重复5)至8)，直至j＞3；10)将hi1作为fi的起始半边，将ni存入fi对应的法向信息的数据区域，然后将fi添加至F中；11)将fi作为hi1，hi2，与hi3的所属面片，然后将hi1，hi2，与hi3逐次添加至H中；12)i＝i+1；13)重复2)至12)，直至i＞n；(4)通过KD树的最近邻查询算法，在构建好的顶点KD树中快速查询网格顶点信息，间接地获取半边信息，并充分利用半边结构中的半边环序及对偶半边信息，连接相邻三角面片，实现完整曲面拓扑结构的快速重建。