專(zhuān)利名稱(chēng)：采用旋轉(zhuǎn)tin網(wǎng)和距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法的三維復(fù)雜建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維建模領(lǐng)域的一種三維復(fù)雜建模方法。
背景技術(shù)：
三維建模領(lǐng)域中的三維復(fù)雜建模方法首先要有好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上要有好的算法?，F(xiàn)有三維復(fù)雜建模方法中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有規(guī)則形和不規(guī)則形兩類(lèi)，它們的共同不足之處是沒(méi)有對(duì)三維方向上的控制距離分割進(jìn)行更好地考慮，數(shù)據(jù)間的分散性和交錯(cuò)性不足、呼應(yīng)配合程度不足?，F(xiàn)有算法中有內(nèi)插法和近似法兩類(lèi)，它們均沒(méi)有對(duì)相鄰數(shù)據(jù)間組成的相鄰三角形平面間夾角的影響予以直接考慮。由于上述兩方面存在的不足之處，使三維復(fù)雜建模方法的質(zhì)量和精度仍然有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用旋轉(zhuǎn)TIN網(wǎng)和距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法的三維復(fù)雜建模方法，以解決現(xiàn)有三維復(fù)雜建模方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)間的分散性和交錯(cuò)性不足、呼應(yīng)配合程度不足，現(xiàn)有算法中沒(méi)有對(duì)相鄰數(shù)據(jù)間組成的相鄰三角形平面間夾角的影響予以直接考慮的缺陷。它包括下述步驟一、以分辨率的二倍作為基礎(chǔ)正方形的邊長(zhǎng)，或根據(jù)需要和經(jīng)驗(yàn)確定；二、在基礎(chǔ)正方形的四個(gè)頂點(diǎn)各布置一個(gè)控制點(diǎn)，在基礎(chǔ)正方形相鄰的兩條邊上分散布置0 Ii1Oi1為0或整數(shù))個(gè)控制點(diǎn)，在基礎(chǔ)正方形內(nèi)分散布置3 n2(n2為0或整數(shù))個(gè)控制點(diǎn)，且上述控制點(diǎn)中任意兩點(diǎn)之間的距離在基礎(chǔ)正方形的邊長(zhǎng)0. 20 0. 85倍之間，基礎(chǔ)正方形頂點(diǎn)、邊上和內(nèi)部的控制點(diǎn)以三角形連接，保證相鄰的任意兩個(gè)控制點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 20 0. 85倍之間，基礎(chǔ)正方形中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度，并使連線所分割的相鄰兩三角形的6個(gè)內(nèi)角中最小者最大為原貝IJ，最終形成基本單元1(圖I);三、把基本單元I逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90Xn3(n3S0或整數(shù))度形成一次單元體2 (圖2),把基本單元I逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90Xn4(n4為0或整數(shù))度形成二次單元體3 (圖3)，把基本單元I逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90 X n5 (n5為0或整數(shù))度形成三次單元體4 (圖4);四、用基本單元I、一次單元體2、二次單元體3和三次單元體4拼接成一個(gè)正方形的配套單元(圖5)，配套單元中相鄰兩個(gè)基本單元公共邊上只有頂點(diǎn)處的兩個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，公共邊兩偵U、分處于兩個(gè)基本單元之內(nèi)的三角形頂點(diǎn)處的控制點(diǎn)相連，保證相鄰的任意兩個(gè)控制點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 20 0. 85倍之間，配套單元中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度,并使連線所分割的相鄰兩三角形的6個(gè)內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點(diǎn)具有較好的交錯(cuò)性和分散性為原則，可適當(dāng)修改基礎(chǔ)正方形中的三角形連線；五、以配套單元為復(fù)制單位，重復(fù)平移復(fù)制配套單元，形成覆蓋測(cè)繪區(qū)的測(cè)繪網(wǎng)，相鄰兩個(gè)配套單元中的相鄰兩個(gè)基本單元的公共邊上只有頂點(diǎn)處的兩個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，公共邊兩側(cè)的、分處于兩個(gè)基本單元之內(nèi)的距離最近的三角形頂點(diǎn)處的控制點(diǎn)相連，保證相鄰的任意兩個(gè)控制點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 20 0. 85倍之間，配套單元中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度,并使連線所分割的相鄰兩三角形的6個(gè)內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點(diǎn)具有較好的交錯(cuò)性和分散性為原則，形成初始采樣網(wǎng)絡(luò)(圖6)，所述初始采樣網(wǎng)絡(luò)是所有控制點(diǎn)與相鄰控制點(diǎn)之間的連線，所述相鄰的控制點(diǎn)連線去除基礎(chǔ)正方形相鄰兩個(gè)頂點(diǎn)處控制點(diǎn)的連線，初始采樣網(wǎng)絡(luò)中相鄰兩個(gè)控制點(diǎn)間的長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的
0.20 0. 85倍范圍內(nèi)；六、依次分別選擇配套單元中的I個(gè)單元作為采樣網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)可得到初始采樣網(wǎng)絡(luò)的4個(gè)亞方案，在4個(gè)亞方案中選擇一個(gè)；七、在初始采樣網(wǎng)的控制點(diǎn)處布置控制點(diǎn)；八、如果初始采樣網(wǎng)中某控制點(diǎn)在以該初始控制點(diǎn)為中心，在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 15倍范圍內(nèi)調(diào)整后，可以作為建模體特征點(diǎn)，則將該控制點(diǎn)調(diào)整到新位置，形成動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)，動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度。初始采樣網(wǎng)中的初始控制點(diǎn)也可根據(jù)其它實(shí)際情況調(diào)整，調(diào)整范圍也是正方形邊長(zhǎng)的0. 15倍范圍內(nèi)，調(diào)整后形成的動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度；九、根據(jù)建模體特征布置其它特征點(diǎn)；十、將九中布置的建模體特征點(diǎn)與其所在的三角形的三個(gè)頂點(diǎn)相連，形成局部次級(jí)加密 網(wǎng)；十一、在八中動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)中的控制點(diǎn)和九中的建模體特征點(diǎn)處采集平面位置和特征值數(shù)據(jù)；十二、將控制點(diǎn)位置和特征值及采樣網(wǎng)中三角形連接數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)字化儲(chǔ)存和管理；十三、采用距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法進(jìn)行特征值內(nèi)插，(一 )內(nèi)插點(diǎn)在三角形平面內(nèi)時(shí)內(nèi)插點(diǎn)特征值的求解方法見(jiàn)示意圖32—a, A(xa, ya, za), B(xb, yb, zb), C(xc, y。，zc)是三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，且za > zb > zc, AABJ, ABCI, A ACH 是與 A ABC 臨邊的三個(gè)三角形，M、N、L、K 分別是 AABJ，A BCI，A ACH和AABC的分布中心，D(xd，yd，zd)點(diǎn)在AC邊上，zd = zb。BD為等值線。G(xg，yg，zg)點(diǎn)是ABC三角形內(nèi)欲內(nèi)插特征值的點(diǎn)，Zg。是G點(diǎn)在AABC平面內(nèi)內(nèi)插的特征值，Zg是G點(diǎn)根據(jù)AABC和AABJ，A BCI, A ACH四個(gè)三角形的數(shù)據(jù)內(nèi)插的特征值。與ABC三角形鄰邊的三個(gè)三角形的分布中心(可根據(jù)情況選擇算術(shù)平均中心、加權(quán)平均中心和中位中心)分別為 M (xm, ym, zm)、N(xn, yn, zn)和 L (X1, y1; Z1)、。E 點(diǎn)在 AB 邊上，F(xiàn) 點(diǎn)在 AC 邊上，E,G,F點(diǎn)三點(diǎn)在同一條直線上,特征值相同，即zg = ze = Zf。S、F、E、Q四點(diǎn)特征值相同，即Zs=Zf = Ze = zqo P 點(diǎn)在 BC 邊上，N、P、U 三點(diǎn)特征值相同，即 Zn = Zp = zu。0 Z GEQ),02( ZGFS), 03( Z UPN)分別為相鄰兩三角形同名等值線間的夾角(S1, 02，03均取小于180°者)。自G點(diǎn)到以G點(diǎn)所在三角形為內(nèi)核向外的第一圈三角形分布中心的距離分別為 Cl1(GM), d2 (GL)，d3 (GN)，……dn。I、在三角形ABC中用線性?xún)?nèi)插的方法求出G點(diǎn)的特征值z(mì)G0O2、用算術(shù)平均法求出以AABC為內(nèi)核向外的第一圈三角形分布中心M、N、L，......n
點(diǎn)的平面坐標(biāo)。用線性插值的方法分別在M、N、L，……n點(diǎn)所在的平面上求出M、N、L，……n點(diǎn)的特征值，ZM，ZN，Z^……Zn。3、用在本三角形內(nèi)線性?xún)?nèi)插的方法求出AABC和以A ABC為內(nèi)核向外的第一圈中三角形間同名等值線端點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)Q、E、F、S、U、P、N,......點(diǎn)的平面坐標(biāo)，Zq = zE = Zf =
rJrJrJrJrJ
ZigZjq jZjpjo4、求AABC和以AABC為內(nèi)核向外的第一圈中三角形間同名等值線間夾角Xeq — xe_Xqj yEQ — Ye-Yq zeq — ze_zq，xeg — xe_xg，Jeg —zeg — ze_zgH1 bx — xEQ xEG+yEQ yeg+zeq zEG
權(quán)利要求
1.采用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)TIN網(wǎng)和距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法的三維復(fù)雜建模方法，以解決現(xiàn)有三維復(fù)雜建模方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)間的分散性和交錯(cuò)性不足、呼應(yīng)配合程度不足，現(xiàn)有算法中沒(méi)有對(duì)相鄰數(shù)據(jù)間組成的相鄰三角形平面間夾角的影響予以直接考慮的缺陷，其特征在于它包括下述步驟一、以分辨率的二倍作為基礎(chǔ)正方形的邊長(zhǎng)，或根據(jù)需要和經(jīng)驗(yàn)確定；二、在基礎(chǔ)正方形的四個(gè)頂點(diǎn)各布置一個(gè)控制點(diǎn)，在基礎(chǔ)正方形相鄰的兩條邊上分散布置O nl (nl為O或整數(shù))個(gè)控制點(diǎn)，在基 礎(chǔ)正方形內(nèi)分散布置3 n2(n2為O或整數(shù))個(gè)控制點(diǎn)，且上述控制點(diǎn)中任意 兩點(diǎn)之間的距離在基礎(chǔ)正方形的邊長(zhǎng)0. 20 0. 85倍之間，基礎(chǔ)正方形頂點(diǎn)、邊上和內(nèi)部的控制點(diǎn)以三角形連接，保證相鄰的任意兩個(gè)控制點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 20 0. 85倍之間，基礎(chǔ)正方形中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度，并使連線所分割的相鄰兩三角形的6個(gè)內(nèi)角中最小者最大為原則，最終形成基本單元I (圖I);三、把基本單元I逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90Xn3(n3為0或整數(shù))度形成一次單元體2 (圖2),把基本單元I逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90Xn4(n4為0或整數(shù))度形成二次單元體·3 (圖3)，把基本單元I逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90 X n5 (n5為0或整數(shù))度形成三次單元體4 (圖4);四、用基本單元I、一次單元體2、二次單元體3和三次單元體4拼接成一個(gè)正方形的配套單元(圖5)，配套單元中相鄰兩個(gè)基本單元公共邊上只有頂點(diǎn)處的兩個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，公共邊兩偵U、分處于兩個(gè)基本單元之內(nèi)的三角形頂點(diǎn)處的控制點(diǎn)相連，保證相鄰的任意兩個(gè)控制點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 20 0. 85倍之間，配套單元中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度,并使連線所分割的相鄰兩三角形的6個(gè)內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點(diǎn)具有較好的交錯(cuò)性和分散性為原則，可適當(dāng)修改基礎(chǔ)正方形中的三角形連線；五、以配套單元為復(fù)制單位，重復(fù)平移復(fù)制配套單元，形成覆蓋建模區(qū)的旋轉(zhuǎn)網(wǎng)，相鄰兩個(gè)配套單元中的相鄰兩個(gè)基本單元的公共邊上只有頂點(diǎn)處的兩個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，公共邊兩側(cè)的、分處于兩個(gè)基本單元之內(nèi)的距離最近的三角形頂點(diǎn)處的控制點(diǎn)相連，保證相鄰的任意兩個(gè)控制點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 20 0. 85倍之間，配套單元中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度,并使連線所分割的相鄰兩三角形的6個(gè)內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點(diǎn)具有較好的交錯(cuò)性和分散性為原則，形成初始采樣網(wǎng)絡(luò)(圖6)，所述初始采樣網(wǎng)絡(luò)是所有控制點(diǎn)與相鄰控制點(diǎn)之間的連線，所述相鄰的控制點(diǎn)連線去除基礎(chǔ)正方形相鄰兩個(gè)頂點(diǎn)處控制點(diǎn)的連線，初始采樣網(wǎng)絡(luò)中相鄰兩個(gè)控制點(diǎn)間的長(zhǎng)度在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的·0.20 0. 85倍范圍內(nèi)；六、依次分別選擇配套單元中的I個(gè)單元作為采樣網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)可得到初始采樣網(wǎng)絡(luò)的4個(gè)亞方案，在4個(gè)亞方案中選擇一個(gè)；七、在初始采樣網(wǎng)的控制點(diǎn)處布置控制點(diǎn)；八、如果初始采樣網(wǎng)中某控制點(diǎn)在以該初始控制點(diǎn)為中心，在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0. 15倍范圍內(nèi)調(diào)整后，可以作為建模體特征點(diǎn)，則將該控制點(diǎn)調(diào)整到新位置，形成動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)，動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度，初始采樣網(wǎng)中的初始控制點(diǎn)也可根據(jù)其它實(shí)際情況調(diào)整，調(diào)整范圍也是正方形邊長(zhǎng)的0. 15倍范圍內(nèi)，調(diào)整后形成的動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)中所有三角形中所有的內(nèi)角都應(yīng)大于18度；九、根據(jù)建模體特征布置其它特征點(diǎn)；十、將九中布置的建模體特征點(diǎn)與其所在的三角形的三個(gè)頂點(diǎn)相連，形成局部次級(jí)加密網(wǎng)；十一、在八中動(dòng)態(tài)采樣網(wǎng)中的控制點(diǎn)和九中的建模體特征點(diǎn)處采集平面位置和特征值數(shù)據(jù)；十二、將控制點(diǎn)位置和特征值及采樣網(wǎng)中三角形連接數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)字化儲(chǔ)存和管理；十三、采用距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法進(jìn)行特征值內(nèi)插，
2.依據(jù)權(quán)利要求I所述的采用旋轉(zhuǎn)TIN網(wǎng)和距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法的三維復(fù)雜建模方法，其特征在于在步驟四和步驟五之間還包括步驟A，把配套單元的長(zhǎng)度或?qū)挾确较蚩s放，使之成為長(zhǎng)方形，內(nèi)部所有采樣點(diǎn)位置按照縮放比例調(diào)整。
全文摘要
采用旋轉(zhuǎn)TIN網(wǎng)和距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法的三維復(fù)雜建模方法，它涉及三維建模方法，以解決現(xiàn)有三維復(fù)雜建模方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)間的分散性和交錯(cuò)性不足、呼應(yīng)配合程度不足，現(xiàn)有算法中沒(méi)有對(duì)相鄰數(shù)據(jù)間組成的相鄰三角形平面間夾角的影響予以直接考慮的缺陷。包括下述步驟在旋轉(zhuǎn)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)處設(shè)采樣點(diǎn)；如果旋轉(zhuǎn)TIN網(wǎng)中某采樣點(diǎn)在以該采樣點(diǎn)為中心，在基礎(chǔ)正方形邊長(zhǎng)的0.15倍范圍內(nèi)調(diào)整后，可作為建模體特征點(diǎn)，則將該采樣點(diǎn)調(diào)整到新位置；根據(jù)建模體特征增設(shè)其它特征點(diǎn)；將增設(shè)的特征點(diǎn)與其所在的三角形的三個(gè)頂點(diǎn)相連，形成局部次級(jí)加密網(wǎng)；采用距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法進(jìn)行特征值內(nèi)插；制作等值線；進(jìn)行建模體三維立體透視圖的制作。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102760305SQ201110110179
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者黃桂芝 申請(qǐng)人:黃桂芝