[发明专利]基于光照模型的离散曲面品质分析方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于光照模型的离散曲面品质分析方法，即三角网格曲面的品质检查方法，包含“反射线法”、“高光线法”、“高光圆法”和“等照度线法”四种方法，可实现stl数据读取和处理、曲面特征及广义边界提取、光源参数交互式设定和曲面品质分析线快速绘制。本发明的曲线计算理论具有简洁的计算模型和较高的计算效率，四种分析方法距离函数有效实现统一化和集成化。本发明在离散曲面品质上具有优良的稳定性和普适性，可以同时实现离散曲面光顺性和连续性的检查。

主权项

1.一种基于光照模型的离散曲面品质分析方法，其特征在于包括以下步骤：(一)stl数据读取与处理：读入离散曲面模型的stl数据，建立关联表存储三角网格曲面中点线面的数据，进而提取出点线面之间拓扑关系；计算三角网格顶点的法矢量并存入关联表中的点表；(二)特征提取与边界提取：采用几何张量法识别和提取离散曲面特征，首先计算任意网格点P处的特征张量T(p)，再计算出张量矩阵的特征值λ1、λ2和λ3，且满足λ1≥λ2≥λ3≥0，将特征值采用归一化处理得到一组新的特征值：将特征值λ2处于[0.02,0.2]区间的网格点标记为弱特征点，将特征值λ2＞0.2的网格点归为强特征点；根据特征成链准则判断和剔除弱特征点中的噪音点；对于所有得到的特征点采用公式(2)重新计算法矢量：其中，Nf1和Nf2分别代表点P邻域内两个子网格面的面片索引集合，di,j为点Pi与点Vj的距离；最后定义“广义边界”，既包括狭义概念下的离散曲面边界，还包括已提取的由曲面特征点构成的特征边；(三)绘制曲面品质分析线根据已设定的光源，计算离散曲面网格点法矢量与基准光源的距离值d(u,v)，假设点P为三角网格曲面网格顶点，对应法向矢量为N，L0为光源直线上一点，Q为表示入射光线方向的单位向量，H表示光源线方向的单位向量，光源平面法向单位矢量为Z，则反射线法距离曲面的构建采用公式(3)：高光线法距离曲面的构建采用公式(4)：O点为同心圆形光源线的圆心，高光圆法距离曲面的构建采用公式(5)：等照度线法距离曲面的构建采用公式(6)：ds(u,v)＝∠(Q,N)  (6)再构造离散距离曲面，遍历网格边找到所有曲面品质分析线经过的网格边，采用线性插值算法计算出曲面品质分析线的型值点，最后根据所得点绘制曲面品质分析线。