專利名稱：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。現(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，它們的共同不足之處是沒有對三維方向上的控制距離分割進行更好地考慮，數(shù)據(jù)間的分散性和交錯性不足、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，它們均沒有對相鄰數(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)間的分散性和交錯性不足、呼應(yīng)配合程度不足，現(xiàn)有算法中沒有對相鄰數(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，或根據(jù)需要和經(jīng)驗確定；二、在基礎(chǔ)正方形的四個頂點各布置一個控制點，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))個控制點，在基礎(chǔ)正方形內(nèi)分散布置3 n2(n2為0或整數(shù))個控制點，且上述控制點中任意兩點之間的距離在基礎(chǔ)正方形的邊長0. 20 0. 85倍之間，基礎(chǔ)正方形頂點、邊上和內(nèi)部的控制點以三角形連接，保證相鄰的任意兩個控制點之間的連線長度在基礎(chǔ)正方形邊長的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拼接成一個正方形的配套單元(圖5)，配套單元中相鄰兩個基本單元公共邊上只有頂點處的兩個控制點時，公共邊兩偵U、分處于兩個基本單元之內(nèi)的三角形頂點處的控制點相連，保證相鄰的任意兩個控制點之間的連線長度在基礎(chǔ)正方形邊長的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個內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點具有較好的交錯性和分散性為原則，可適當修改基礎(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，形成覆蓋測繪區(qū)的測繪網(wǎng)，相鄰兩個配套單元中的相鄰兩個基本單元的公共邊上只有頂點處的兩個控制點時，公共邊兩側(cè)的、分處于兩個基本單元之內(nèi)的距離最近的三角形頂點處的控制點相連，保證相鄰的任意兩個控制點之間的連線長度在基礎(chǔ)正方形邊長的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個內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點具有較好的交錯性和分散性為原則，形成初始采樣網(wǎng)絡(luò)(圖6)，所述初始采樣網(wǎng)絡(luò)是所有控制點與相鄰控制點之間的連線，所述相鄰的控制點連線去除基礎(chǔ)正方形相鄰兩個頂點處控制點的連線，初始采樣網(wǎng)絡(luò)中相鄰兩個控制點間的長度在基礎(chǔ)正方形邊長的
0.20 0. 85倍范圍內(nèi)；六、依次分別選擇配套單元中的I個單元作為采樣網(wǎng)絡(luò)的起點可得到初始采樣網(wǎng)絡(luò)的4個亞方案，在4個亞方案中選擇一個；七、在初始采樣網(wǎng)的控制點處布置控制點；八、如果初始采樣網(wǎng)中某控制點在以該初始控制點為中心，在基礎(chǔ)正方形邊長的0. 15倍范圍內(nèi)調(diào)整后，可以作為建模體特征點，則將該控制點調(diào)整到新位置，形成動態(tài)采樣網(wǎng)，動態(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)中的初始控制點也可根據(jù)其它實際情況調(diào)整，調(diào)整范圍也是正方形邊長的0. 15倍范圍內(nèi)，調(diào)整后形成的動態(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；十、將九中布置的建模體特征點與其所在的三角形的三個頂點相連，形成局部次級加密 網(wǎng)；十一、在八中動態(tài)采樣網(wǎng)中的控制點和九中的建模體特征點處采集平面位置和特征值數(shù)據(jù)；十二、將控制點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)輸入計算機，進行數(shù)字化儲存和管理；十三、采用距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法進行特征值內(nèi)插，(一 )內(nèi)插點在三角形平面內(nèi)時內(nèi)插點特征值的求解方法見示意圖32—a, A(xa, ya, za), B(xb, yb, zb), C(xc, y。，zc)是三角形的三個頂點，且za > zb > zc, AABJ, ABCI, A ACH 是與 A ABC 臨邊的三個三角形，M、N、L、K 分別是 AABJ，A BCI，A ACH和AABC的分布中心，D(xd，yd，zd)點在AC邊上，zd = zb。BD為等值線。G(xg，yg，zg)點是ABC三角形內(nèi)欲內(nèi)插特征值的點，Zg。是G點在AABC平面內(nèi)內(nèi)插的特征值，Zg是G點根據(jù)AABC和AABJ，A BCI, A ACH四個三角形的數(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 點在 AB 邊上，F(xiàn) 點在 AC 邊上，E,G,F點三點在同一條直線上,特征值相同，即zg = ze = Zf。S、F、E、Q四點特征值相同，即Zs=Zf = Ze = zqo P 點在 BC 邊上，N、P、U 三點特征值相同，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點到以G點所在三角形為內(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中用線性內(nèi)插的方法求出G點的特征值zG0O2、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
點的平面坐標。用線性插值的方法分別在M、N、L，……n點所在的平面上求出M、N、L，……n點的特征值，ZM，ZN，Z^……Zn。3、用在本三角形內(nèi)線性內(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和轉(zhuǎn)折點Q、E、F、S、U、P、N,......點的平面坐標，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)間的分散性和交錯性不足、呼應(yīng)配合程度不足，現(xiàn)有算法中沒有對相鄰數(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，或根據(jù)需要和經(jīng)驗確定；二、在基礎(chǔ)正方形的四個頂點各布置一個控制點，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))個控制點，在基 礎(chǔ)正方形內(nèi)分散布置3 n2(n2為O或整數(shù))個控制點，且上述控制點中任意 兩點之間的距離在基礎(chǔ)正方形的邊長0. 20 0. 85倍之間，基礎(chǔ)正方形頂點、邊上和內(nèi)部的控制點以三角形連接，保證相鄰的任意兩個控制點之間的連線長度在基礎(chǔ)正方形邊長的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拼接成一個正方形的配套單元(圖5)，配套單元中相鄰兩個基本單元公共邊上只有頂點處的兩個控制點時，公共邊兩偵U、分處于兩個基本單元之內(nèi)的三角形頂點處的控制點相連，保證相鄰的任意兩個控制點之間的連線長度在基礎(chǔ)正方形邊長的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個內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點具有較好的交錯性和分散性為原則，可適當修改基礎(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)，相鄰兩個配套單元中的相鄰兩個基本單元的公共邊上只有頂點處的兩個控制點時，公共邊兩側(cè)的、分處于兩個基本單元之內(nèi)的距離最近的三角形頂點處的控制點相連，保證相鄰的任意兩個控制點之間的連線長度在基礎(chǔ)正方形邊長的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個內(nèi)角中最小者最大、網(wǎng)絡(luò)中的控制點具有較好的交錯性和分散性為原則，形成初始采樣網(wǎng)絡(luò)(圖6)，所述初始采樣網(wǎng)絡(luò)是所有控制點與相鄰控制點之間的連線，所述相鄰的控制點連線去除基礎(chǔ)正方形相鄰兩個頂點處控制點的連線，初始采樣網(wǎng)絡(luò)中相鄰兩個控制點間的長度在基礎(chǔ)正方形邊長的·0.20 0. 85倍范圍內(nèi)；六、依次分別選擇配套單元中的I個單元作為采樣網(wǎng)絡(luò)的起點可得到初始采樣網(wǎng)絡(luò)的4個亞方案，在4個亞方案中選擇一個；七、在初始采樣網(wǎng)的控制點處布置控制點；八、如果初始采樣網(wǎng)中某控制點在以該初始控制點為中心，在基礎(chǔ)正方形邊長的0. 15倍范圍內(nèi)調(diào)整后，可以作為建模體特征點，則將該控制點調(diào)整到新位置，形成動態(tài)采樣網(wǎng)，動態(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)中的初始控制點也可根據(jù)其它實際情況調(diào)整，調(diào)整范圍也是正方形邊長的0. 15倍范圍內(nèi)，調(diào)整后形成的動態(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；十、將九中布置的建模體特征點與其所在的三角形的三個頂點相連，形成局部次級加密網(wǎng)；十一、在八中動態(tài)采樣網(wǎng)中的控制點和九中的建模體特征點處采集平面位置和特征值數(shù)據(jù)；十二、將控制點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)輸入計算機，進行數(shù)字化儲存和管理；十三、采用距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法進行特征值內(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，把配套單元的長度或?qū)挾确较蚩s放，使之成為長方形，內(nèi)部所有采樣點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)間的分散性和交錯性不足、呼應(yīng)配合程度不足，現(xiàn)有算法中沒有對相鄰數(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)點處設(shè)采樣點；如果旋轉(zhuǎn)TIN網(wǎng)中某采樣點在以該采樣點為中心，在基礎(chǔ)正方形邊長的0.15倍范圍內(nèi)調(diào)整后，可作為建模體特征點，則將該采樣點調(diào)整到新位置；根據(jù)建模體特征增設(shè)其它特征點；將增設(shè)的特征點與其所在的三角形的三個頂點相連，形成局部次級加密網(wǎng)；采用距離與夾角雙權(quán)內(nèi)插法進行特征值內(nèi)插；制作等值線；進行建模體三維立體透視圖的制作。
文檔編號G06T17/00GK102760305SQ201110110179
公開日2012年10月31日 申請日期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 申請人:黃桂芝