專利名稱：：基于aif的三角形網格切割重建方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種計算機應用
技術領域：
的圖像重建方法，具體是一種基于AIF的三角形網格切割重建方法。技術背景近年來，隨著醫(yī)學成像技術的發(fā)展，計算機虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學中的應用得到了飛速的發(fā)展。計算機利用這些圖像信息進行三維圖像重建，為外科醫(yī)生進行手術模擬、手術導航、手術定位、制定手術方案提供了客觀、準確、直觀、科學的手段。同時，由于這些圖像信息具有準確性和可靠性，故被廣泛應用于醫(yī)療機器人系統(tǒng)，進而使微創(chuàng)手術也得到了快速的發(fā)展。與之密切相關的計算機輔助系統(tǒng)，是一種具有大量數(shù)據(jù)信息的高速處理及控制能力，通過虛擬的手術環(huán)境從技術上提供支援，使手術更安全、更準確的一門新技術?？梢哉J為計算機輔助手術系統(tǒng)是應用在醫(yī)學領域的虛擬現(xiàn)實技術的一部分，并且在微創(chuàng)性和精準性上給醫(yī)療水平帶來了相當?shù)奶嵘??；谌S模型的切割技術是計算機輔助手術系統(tǒng)中最為基礎的交互式操作，尤其是基于表面重建的三維網格模型切割技術，由于其結果的精確性、可測量性和繪制的真實性，從而成為國內外科學研究與應用領域的熱點。在基于三角形網格模型的切割技術中，切割路徑定義后的網格重建是最終切割體形成的主要步驟。因此高效準確地實現(xiàn)沿切割路徑的網格重建方法既是三維交互式切割的技術關鍵，同樣也是計算機輔助手術系統(tǒng)得以實現(xiàn)的關鍵之一。AIF是Frutuoso等人于2003年提出的一種鄰接入射框架結構，它是通過構建多邊形之間的鄰接入射關系，來記錄多邊形網格拓撲結構的數(shù)據(jù)結構。主要應用于多邊形網格簡化，多分辨率多邊形繪制等算法中，具有高效通用等特性。較之一般的算法結構，AIF可以快速而高效地實現(xiàn)創(chuàng)建、搜索和網格重建。切割算法的目的是改變三角形的連接關系，創(chuàng)建新的網格結構，而在算法的實現(xiàn)過程中，本質是在對三角形網格的拓撲結構進行更改，如果基于傳統(tǒng)的頂點索引結構來實現(xiàn)多邊形網格在切割過程中的刪除、添加與修改則需要修改整體數(shù)據(jù)，尤其是隨著三角形片數(shù)的增加，十分耗費時間。而將AIF應用于此，則可以充分發(fā)揮其算法特點，高效地完成局部網格的重建計算。經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，布雷克成像有限公司的專利《在網格表面和立體對象上產生和測量表面線的系統(tǒng)和方法以及網格分割技術("曲線測量")》，專利(申請)號200580040444.7，提出了建立一種新的三角形網格數(shù)據(jù)結構，并且利用此結構和定義的切割路徑實現(xiàn)了網格切割重建。其不足之處在于切割實現(xiàn)必須基于閉合或者通過邊界的切割曲線，且用于切割所構建的三維模型結構存儲冗余度較大，査詢、修改運算較為復雜。
發(fā)明內容本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于AIF的三角形網格切割重建方法，解決了大數(shù)據(jù)量三角形網格模型在切割路徑定義后網格重建速度慢的問題。本發(fā)明首先實現(xiàn)完全和不完全切割的網格重建，即允許切割路徑的起點和終點不重合或者不在曲面的邊界上，具有更大的通用性；另外，充分發(fā)揮了AIF結構的存儲精簡性，通過有限的模式定義并利用其AIF結構簡便的査詢方法則可以較為快速地實現(xiàn)切割路徑定義后的網格重建，構造新的切割體部分。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，首先將傳統(tǒng)的三角形三維網格模型數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式轉化為具有鄰接入射關系的AIF數(shù)據(jù)結構形式，并進一步對該形式的數(shù)據(jù)進行網格模型重建處理。在處理的過程中，先將切割路徑經過的三角形網格模式化分類，然后根據(jù)分類的結果再進行快速的AIF結構査詢和修改，最終獲得全新的切分后網格數(shù)據(jù)，實現(xiàn)切割體的網格重建。所述把傳統(tǒng)的三角形三維網格模型數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式轉化為具有鄰接入射關系的AIF數(shù)據(jù)結構形式，具體步驟為首先獲取原始的三角形網格模型數(shù)據(jù)，其存儲的形式為一個含有所有頂點坐標的一維數(shù)組以及一個含有所有三角形面片的頂點索引的一維數(shù)組；然后根據(jù)三角形每一個頂點建立一個相應的頂點AIFVertex對象，其數(shù)據(jù)內容為頂點三維坐標，頂點的法方向坐標，頂點為端點的所有邊對象列表，即入射于該頂點的所有邊對象列表，根據(jù)原始數(shù)據(jù)，可以填寫每一個頂點AIFVertex對象的三維坐標以及法方向坐標；接下來，建立一張邊信息的査詢表，遍歷所有三角形面片的頂點索引的一維數(shù)組，分別將每個三角形頂點兩兩成對，按兩個頂點的索引升序排列，組成一對信息，把此對信息在已經建立的邊信息查詢表中進行查找，如果信息沒有匹配到，則生成一個新的邊AIFEdge對象并填寫其頂點信息，如果已經存在，則更新邊信息査詢表以及邊AIFEdge對象，頂點對象信息，其中，邊AIFEdge結構包含有邊的兩個頂點對象，入射于邊的面列表，每完成一個三角形面片的邊操作時，將這些邊構造成鄰接邊列表，存儲在三角形面AIFFace對象中；最終，當掃描完所有的三角形面片，就可以實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)到新的AIF鄰接入射關系結構的轉化。所述將切割路徑經過的三角形網格模式化分類，具體為首先假定每一個三角形面片至多僅有兩個采樣點，并且采樣頻率相對于整個三角形網格模型的規(guī)模足夠高。從而，可以將采樣點與三角形的位置關系概括為四種基本情況，即(1)采樣點在三角形的任意兩條邊上，這樣是對三角形實現(xiàn)了完全切割；(2)某一個采樣點交于三角形任意一個頂點上，而另一個采樣點則交在該頂點的對邊上，這樣也可能產生完全切割；(3)某一個采樣點交于三角形任意一條邊上，而另外一個頂點則落在三角形內部，這樣的情況產生了不完全切割；(4)兩個采樣點都落在三角形任意兩個頂點上，這樣的情況可能產生完全切割。由于模式化分類只是限定了采樣點即切割線穿越三角形的模式，任何一個情況都可以經過旋轉的方式去匹配這個分類，所以在之后的處理步驟上，具有概括抽象的先導作用。所述根據(jù)分類的結果再進行快速的AIF結構查詢和修改，最終獲得全新的切分后網格數(shù)據(jù)，具體步驟為首先構造基本分類模式，獲得三角形面、邊、頂點的增減模式；然后根據(jù)既定的增減模式，先對由于切割而添加的三角形頂點AIFVertex對象進行創(chuàng)建，再創(chuàng)建新添加的三角形。在創(chuàng)建新三角形面AIFFace的過程中，需要通過三角形每兩個AIFVertex對進行組合查詢，即匹配兩個AIFVertex對象中入射邊列表是否有相同內容，如果存在，則直接填寫入新的AIFFace對象中，如果不存在，則創(chuàng)建一個新的AIFEdge對象，然后填寫入新的AIFFace對象中。最后，對于由于切分而需要被刪除的三角形面AIFFace和三角形邊AIFEdge對象，要先査找AIFEdge對象內頂點AIFVertex對象中該AIFEdge對象，并把它從頂點的入射邊列表中刪除；同樣，首先要從AIFFace對象內邊AIFEdge對象的入射面AIFFace列表中找到該AIFFaceAIFEdge對象，并把它從邊的入射面列表中刪除。這樣，才能真正地刪除被切分到的三角形面AIFFace和三角形邊AIFEdge對象。所述新添加的三角形，采用三角形頂點連接順序繼承方法來保持新產生的三角形具有原來三角形的法方向。繼承方法主要是考慮到三角形頂點連接呈環(huán)狀，具有順時針或者逆時針兩種連接模式，只需要繼承原三角形，即被切割三角形某一個邊的連接關系，就可以確定整個三角形頂點的連接順序。在網格重建的過程中，存在一個極其特殊的情況，即采樣點(即切割線)與三角形的兩個頂點(一條邊)完全重合，經過了兩個及兩個以上的三角形。該情況存在著采樣點只經過三角形一個頂點的問題，并且這個模式并不是基本模式分類中的一種，需要利用以下方法來實現(xiàn)其網格重建，具體步驟為步驟l:選擇一個被切割到邊的三角形為起始三角形，通過切割的邊以及交匯的切割點査詢到三角形的另一條邊，和該邊的另一個入射三角形；步驟2:察看新査詢到的三角形與另一個被切割到邊的三角形(非起始三角形)是否相同，如果相同則轉到步驟4，否則繼續(xù)；步驟3:修改該査詢到的三角形共享的頂點信息，然后繼續(xù)査找以共享頂點為端點，即入射于共享頂點的另一個三角形邊，和該邊的另一個入射三角形；重復步驟2;步驟4:結束處理。本發(fā)明都是在AIF結構的頂點、邊、面三種列表元素中進行的數(shù)據(jù)查詢與處理，因此實現(xiàn)網格重建的過程，僅僅通過修改部分的幾何片元及其連接關系的信息，就得到了全新的三角形網格數(shù)據(jù)。整個網格重建的處理只關注于"有效"三角形部分，因此工作量非常有限，使得網格重建的速度很快。本發(fā)明通過以上設計方法發(fā)現(xiàn)(l)采用AIF結構來進行切割后的網格重建只需要修改切割路徑經過的三角形以及這些三角形的部分相鄰三角形，這樣即使三角形網格數(shù)目增加，最終影響處理時間的三角形個數(shù)還是有限規(guī)模的，并不與三角形網格模型的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)任何關系。(2)采用新增三角形繼承原始三角形網格頂點連接順序，可以省去新三角形法方向的判斷處理，保持新產生切割路徑周圍的三角形網格法方向與原先一致。(3)在三角形頂點連接順序繼承的過程中，利用模式匹配的方法，對原始的AIF結構中由面査詢入射頂點進行了修正，利用邊入射頂點集的模式匹配獲得保持三角形正確法方向的頂點順序。這樣充分發(fā)揮了AIF的快速拓撲結構査詢特點，也大大提高了網格重建的速度以及各種數(shù)據(jù)規(guī)模下網格重建速度的穩(wěn)定性能。圖1為網格重建4種基本模式圖，其中雙線表示切割路徑，單線表示重新構建的三角形邊緣；A采樣點在三角形的任意兩條邊上，B某一個采樣點交于三角形任意一個頂點上，而另一個采樣點則交在該頂點的對邊上，C某一個采樣點交于三角形任意一條邊上，而另外一個頂點則落在三角形內部，D兩個采樣點都落在三角形任意兩個頂點上，這樣的情況可能產生完全切割。圖2為網絡重建的特殊情況，雙線表示切割路徑。圖3為切割后網格重建面繪制以及邊繪制結果圖。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。本實施例采用〔++語言實現(xiàn)并在具有CPU3.0GHz，內存1024MB的Pentium4個人電腦上對個數(shù)為1，435，325個的三角形網格數(shù)據(jù)進行測試。具體處理過程如下1、表面模型轉化首先根據(jù)AIF結構的基本定義方式，利用〔++語言定義如下的數(shù)據(jù)結構typedefvector〈ctmAIFVertex氺〉vvector;typedefvector〈ctmAIFEdge氺〉evector;typedefvecto:KctmAIFFace承〉fvector;structctmAIFVertex(P0INT3DXYZm—xPoint;〃double[3]VECT0R3DXYZm_xNormal;〃double[3]evectorm—xLine—i;//incidentedgesstructctmAIFEdge{ctmAIFVertex*m_pPointl;ctmAIFVertex氺m_pPoint2;fvectorm—xFace_i;//incidentfaces};—structctmAIFFace{evectorm_xEdge—a://adjacentedges};——.structctmAIFMesh(vvectorm_xVertex;evectorm—xEdges;fvectorm一xFaces;}一其次，就是根據(jù)原始的三角形網格頂點索引格式完成表面模型的轉化。其主要方法是首先將創(chuàng)建一個ctmAIFVertex列表，每一個元素的空間坐標和法向量可以通過復制獲得。然后依次讀取三角形索引表中每一個三角形，并且創(chuàng)建一個新的ctraAIFFace對象，同時分別遍歷三角形的3個頂點，獲得頂點對應于ctmAIFVertex列表中的指針，每兩個頂點進行一次査詢操作，如果頂點已經構成ctmAIFEdge對象，則不需要創(chuàng)建，否則創(chuàng)建新的ctmAIFEdge對象，然后完成該ctmAIFEdge對象的頂點指針和面列表的添加。最后，把這些邊元素添加到該三角形面ctmAIFFace對象的鄰接邊列表中，完成表面模型從頂點索引式到AIF網格模型的轉化。原始數(shù)據(jù)到AIF數(shù)據(jù)結構的轉化示范性偽代碼函數(shù)名102AIFMesh輸入m_unVertices頂點數(shù)組的個數(shù)m_unTriangles三角形面數(shù)組的個數(shù)m—ppt3dVertices頂點坐標數(shù)組首指針m_pvec3dNormals頂點法向量數(shù)組首指針.m—piTrianglelndices三角形面頂點索引數(shù)組首指針輸出m_xVertexAIFVertex頂點對象列表m_xEdgeAIFEdge邊對象列表m—xFaceAIFFace面對象列表102AIFMesh()For每~^個m—ppt3dVertices兀素禾口m—pvec3dNormals創(chuàng)建AIFVertex對象，并添加到m—xVertex列表中；創(chuàng)建一個基于AIFVertex對以及AIFEdge對象的査詢表edgetable;For每一個m—piTrianglelndices元素創(chuàng)建AIFFace對象；For三角形每一條邊獲得邊的兩個頂點索引，及頂點AIFVertex對象；將頂點AIFVertex對象按照索引的升序排列；査詢edgetable是否存在此條記錄；If存在獲取AIFEdge對象，并添加到兩個AIFVertex對象的入射邊列表中；Else不存在創(chuàng)建一個新的AIFEdge對象，添加到查詢表中，再添加到兩個AIFVertex對象的入射邊列表中；將AIFEdge對象添加到AIFFace對象的鄰接邊列表中；同時，需要定義AIF查詢函數(shù)，用來實現(xiàn)由點、邊、面任意一幾何元素對其鄰接、入射關系的幾個元素的査詢。2、切割模式分類如圖1所示，將切割路徑經過的三角形網格按照4種基本模式分類，用計算清空edgetable表;機實現(xiàn)時可以拓展分類，利用切割線端點與三角形邊的相交方式分成O，1，2三種情況，0表示沒有交點，即采樣點在三角形內部；l表示采樣點與三角形邊相交于邊的內部；2表示采樣點與三角形兩條邊相交，即采樣點與三角形的頂點重合。每一條切割線段一共有2個端點，即切割線具有至多兩個采樣點，如此利用排列組合思想展開模式，從而實現(xiàn)基本分類。在這個過程中，要注意其中{0，0}組合并不存在，其代表沒有產生切割，不需要考慮。因此最終得到的組合內容如下{0，1}，{1，0}，{0,2}，{2，0}，{1，2}，{2，1}，{1，1}，{2，2}。模式分類的設計中把旋轉、對稱等情況進行的概括總結，而在本實施例中為了方便計算機語言對于設計的實現(xiàn)，進行了進一步的細化。3、網格重建中數(shù)據(jù)處理本實施例在進行網格重建的數(shù)據(jù)處理過程中，主要通過計算機程序代碼實現(xiàn)了發(fā)明中的3個主要設計。其一是對于切割所涉及到的三角形AIF鄰接入射結構數(shù)據(jù)的網格重建與修正UnitRemesh函數(shù)和RenewMesh函數(shù)；其二是對于切割所涉及到的三角形頂點連接順序(即法向量)中采用的繼承思想，用SPLITPNT數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)；其三是對特殊化的切割情況設計流程的函數(shù)UnitRemesh22實現(xiàn)，所述特殊化的切割情況即采樣點(即切割線)與三角形的兩個頂點(一條邊)完全重合，經過了兩個及兩個以上的三角形，見附圖2。對于切割所涉及到的三角形AIF鄰接入射結構數(shù)據(jù)的網格重建與修正示范性偽代碼-函數(shù)名UnitRemesh輸入vertices[3]AIFVertex頂點對象數(shù)組mesh修正前的AIFMesh網格對象輸出mesh修正后的AIFMesh網格對象UnitRemesh0創(chuàng)建一個新的三角形AIFFace對象；For每一條三角形邊查詢獲得vertices數(shù)組中兩個頂點的邊對象；If不存在，即邊對象為空{創(chuàng)建一個新的AIFEdge對象，添加到兩個頂點的入射邊列表中;把AIFEdge添加到mesh的m—xEdge列表中；}把AIFEdge邊對象添加到AIFFace對象的鄰接邊列表中；把AIFFace對象添加到AIFEdge對象的入射面列表中；把AIFFace對象添加到mesh的m_xFace列表中；其中査詢獲得vertices數(shù)組中兩個頂點的邊對象是通過<化,房丄丄,鼎i:Z)={e…〉I<l1(v1,iVL/ZZ,M7Z￡)={e…)=〗輸入edge被切割到需要刪除AIFEdge邊象數(shù)組Face被切割到需要刪除AIFFace面象數(shù)組mesh修正前的AIFMesh網格對象輸出mesh修正后的AIFMesh網格對象RenewMeshUnitRemesh()査詢到與edge鄰接的兩個頂點AIFVertex對象；刪除AIFVertex對象中入射邊列表含有edge的對象;査詢到與edge入射的面AIFFace對象；刪除AIFFace對象中鄰接邊列表含有edge的對象；査詢到與face鄰接的3個AIFEdge對象；刪除AIFEdge對象中入射面列表的face對象；從mesh中m一xEdge列表中刪除edge對象；的集合運算得到。從mesh中m_xFace列表中刪除face對象；其中查詢到與edge鄰接的兩個頂點AIFVertex對象是通過<]。(iVC/Zi:，4，iVW:Z)={v15v2}的集合運算得到；査詢到與edge入射的面AIFFace對象是通過^K^(iVC/ZZ，q,iVW:Z)="，/;+1}的集合運算得到；查詢到與face鄰接的3個AIFEdge對象是通過^K]"iVC/Zi:,iW7丄Z，/)={e,,^,^}的集合運算得到。本實施例中對于切割所涉及到的新三角形頂點連接順序的繼承思想，是用SPLITPNT數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)。SPLITPNT結構利用0++語言定義如下structSPLITPNTA分裂點VctmAIFVertex承vertex;/傘頂點指針氺/intvertex—index;/承頂；^;索弓1氺/ctmAIFVertex氺splitpnt;/*分裂;^矛旨針承/intsplitpnt—index;/承分裂^(索弓1承/}.在實現(xiàn)繼承方法的時候，將分割點的對象保存在splitpnt中，然后將與之構造新的三角形邊的頂點以及頂點的索引號保存在vertex和vertex_index中，而將原先與vertex組成三角形邊的另一個頂點索引號賦值給splitpnt—index,這樣的操作就實現(xiàn)了對于新增分割后三角形繼承原始三角形連接順序的設計。在構造新的三角形過程中，只需要根據(jù)這vertex—index和splitpnt—index的序號順序確定新的三角形連接順序，其可能的所有順序組合為{0,1}，{1，2}，{2，0}，最終實現(xiàn)了新的三角形法方向與原始方向的一致性。對特殊化的切割情況設計流程的示范性偽代碼函數(shù)名UnitRemesh22輸入front—face前一個被切割到邊的三角形end_face后一個被切割到邊的三角形mesh修正前的AIFMesh網格對象輸出mesh修正后的AIFMesh網格對象UnitRemesh22()査詢front—face的后一個采樣點所入射的所有邊；査詢front_face的所有鄰接邊；獲得兩種邊列表的交集，取得不含有前一個采樣點的邊e;査詢與邊e入射非front_face的三角形tempface;Whiletempface不等于endface根據(jù)front—face的內容修改tempface頂點AIFVertex，AIFEdge，AIFFace內相關參數(shù)；將tempface設置為front—face;査詢front—face的后一個采樣點所入射的所有邊；査詢front—face的所有鄰接邊；獲得兩種邊列表的交集，取得不含有前一個采樣點的邊e;査詢與邊e入射非front—face的三角形tempface;其中査詢front—face的后一個采樣點所入射的所有邊是一4(X，7vra丄，ivc/丄i:)=的集合運算得到。通過以上主要步驟，本實施例實現(xiàn)最終的局部網格重建，只需要在列表中刪除三角形面、邊以及相關的信息，然后添加頂點、邊、面就可以實現(xiàn)整個網格結構的修改，計算僅僅涉及到切割路徑周圍的三角形網格，大大節(jié)省了運算量，降低了三角形數(shù)目與網格重建運算量之間的耦合關系，本實施例結果如附圖3所示。由以上實施例可以看出，本發(fā)明在AIF結構基礎上，首先將傳統(tǒng)的三角形網格頂點索引模式進行轉換構造得到AIF結構模型，其次將切割模式進行了分類，簡化了實現(xiàn)的復雜度，最后利用AIF快速高效的査詢以及本身存儲的結構特點，用局部的網格重建來實現(xiàn)切割體的網格重建。本發(fā)明避免了切割過程中全局性的修正網格，充分利用AIF結構特點，以局部網格重建實現(xiàn)拓撲結構的改變，從而有效地提高了三角形網格切割時網格重建的速度，并且該速度不隨三角形網格數(shù)據(jù)量規(guī)模而改變，能達到很好的穩(wěn)定性，尤其是對大規(guī)模數(shù)據(jù)有著較快的處理速度和較好的質量。權利要求1.一種基于AIF的三角形網格切割重建方法，其特征在于首先將三角形三維網格模型數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式轉化為具有鄰接入射關系的AIF數(shù)據(jù)結構形式，并進一步對該形式的數(shù)據(jù)進行網格模型重建處理，在處理的過程中，先將切割路徑經過的三角形網格模式化分類，然后根據(jù)分類的結果再進行快速的AIF結構查詢和修改，最終獲得全新的切分后網格數(shù)據(jù)，實現(xiàn)切割體的網格重建。2、根據(jù)權利要求1所述的基于AIF的三角形網格切割重建方法，其特征是，所述將三角形三維網格模型數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式轉化為具有鄰接入射關系的AIF數(shù)據(jù)結構形式，具體步驟為首先，獲取原始的三角形網格模型數(shù)據(jù)，其存儲的形式為一個含有所有頂點坐標的一維數(shù)組以及一個含有所有三角形面片的頂點索引的一維數(shù)組；然后根據(jù)三角形每一個頂點建立一個相應的頂點AIFVertex對象，其數(shù)據(jù)內容為頂點三維坐標，頂點的法方向坐標，頂點為端點的所有邊對象列表，即入射于該頂點的所有邊對象列表，根據(jù)原始數(shù)據(jù)，填寫每一個頂點AIFVertex對象的三維坐標以及法方向坐標；接下來，建立一張邊信息的査詢表，遍歷所有三角形面片的頂點索引的一維數(shù)組，分別將每個三角形頂點兩兩成對，按兩個頂點的索引升序排列，組成一對信息，把此對信息在已經建立的邊信息查詢表中進行査找，如果信息沒有匹配到，則生成一個新的邊AIFEdge對象并填寫其頂點信息，如果已經存在，則更新邊信息査詢表以及邊AIFEdge對象，頂點對象信息，其中，邊AIFEdge結構包含有邊的兩個頂點對象，入射于邊的面列表，每完成一個三角形面片的邊操作時，將這些邊構造成鄰接邊列表，存儲在三角形面AIFFace對象中；最終，當掃描完所有的三角形面片，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)到新的AIF鄰接入射關系結構的轉化。3、根據(jù)權利要求1所述的基于AIF的三角形網格切割重建方法，其特征是，所述將切割路徑經過的三角形網格模式化分類，具體為首先假定每一個三角形面片至多僅有兩個采樣點，并且采樣頻率相對于整個三角形網格模型的規(guī)模足夠高，從而，將采樣點與三角形的位置關系概括為四種基本情況，艮P:第一種，采樣點在三角形的任意兩條邊上；第二種，某一個采樣點交于三角形任意一個頂點上，而另一個采樣點則交在該頂點的對邊上；第三種，某一個采樣點交于三角形任意一條邊上，而另外一個頂點則落在三角形內部；第四種，兩個采樣點都落在三角形任意兩個頂點上。4、根據(jù)權利要求1所述的基于AIF的三角形網格切割重建方法，其特征是，所述根據(jù)分類的結果再進行快速的AIF結構査詢和修改，最終獲得全新的切分后網格數(shù)據(jù)，具體步驟為-首先構造基本分類模式，獲得三角形面、邊、頂點的增減模式；然后根據(jù)既定的增減模式，先對由于切割而添加的三角形頂點AIFVertex對象進行創(chuàng)建，再創(chuàng)建新添加的三角形，在創(chuàng)建新三角形面AIFFace的過程中，通過三角形每兩個AIFVertex對進行組合査詢，即匹配兩個AIFVertex對象中入射邊列表是否有相同內容，如果存在，則直接填寫入新的AIFFace對象中，如果不存在，則創(chuàng)建一個新的AIFEdge對象，然后填寫入新的AIFFace對象中；最后，對于由于切分而需要被刪除的三角形面AIFFace和三角形邊AIFEdge對象，要先査找AIFEdge對象內頂點AIFVertex對象中該AIFEdge對象，并把它從頂點的入射邊列表中刪除，同樣，首先從AIFFace對象內邊AIFEdge對象的入射面AIFFace列表中找到該AIFFaceAIFEdge對象，并把它從邊的入射面列表中刪除。5、根據(jù)權利要求4所述的基于AIF的三角形網格切割重建方法，其特征是，所述添加新的三角形，采用三角形頂點連接順序繼承方法來保持新產生的三角形具有原來三角形的法方向，即只需要繼承被切割三角形某一個邊的連接關系，就能確定整個三角形頂點的連接順序。6、根據(jù)權利要求1所述的基于AIF的三角形網格切割重建方法，其特征是，當采樣點與三角形的兩個頂點完全重合，經過了兩個及兩個以上的三角形時，利用以下方法來實現(xiàn)其網格重建，具體步驟為步驟l:選擇一個被切割到邊的三角形為起始三角形，通過切割的邊以及交匯的切割點查詢到三角形的另一條邊，和該邊的另一個入射三角形；步驟2:察看新查詢到的三角形與另一個被切割到邊的三角形是否相同，如果相同則轉到步驟4處理，否則繼續(xù)；步驟3:修改該查詢到的三角形共享的頂點信息，然后繼續(xù)査找以共享頂點為端點，即入射于共享頂點的另一個三角形邊，和該邊的另一個入射三角形；重復步驟2;步驟4:結束處理。全文摘要一種計算機應用
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的基于AIF的三角形網格切割重建方法。本發(fā)明首先將三角形三維網格模型數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式轉化為具有鄰接入射關系的AIF數(shù)據(jù)結構形式，并進一步對該形式的數(shù)據(jù)進行網格模型重建處理，在處理的過程中，先將切割路徑經過的三角形網格模式化分類，然后根據(jù)分類的結果再進行快速的AIF結構查詢和修改，最終獲得全新的切分后網格數(shù)據(jù)，實現(xiàn)切割體的網格重建。本發(fā)明避免了切割過程中全局性的修正網格，充分利用AIF結構特點，以局部網格重建實現(xiàn)拓撲結構的改變，從而有效地提高了三角形網格切割時網格重建的速度，并且該速度不隨三角形網格數(shù)據(jù)量規(guī)模而改變，能達到很好的穩(wěn)定性。文檔編號G06T19/00GK101271592SQ200810035539公開日2008年9月24日申請日期2008年4月3日優(yōu)先權日2008年4月3日發(fā)明者杰楊,潔黃申請人:上海交通大學