專利名稱：一種空間多連通域的封閉面自動(dòng)搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封閉面搜索方法，尤其是涉及一種空間多連通域的封閉面自動(dòng)搜 索方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)尋找封閉面不僅是解決某些幾何問題所需要的預(yù)處理步驟，而且在有限元網(wǎng) 格劃分、三維快速建模、模式識(shí)別、地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。封閉面是指其內(nèi)不再包含 其它線段，有有無內(nèi)邊界之分。復(fù)平面上的一個(gè)區(qū)域B，如果在其中任作一條簡(jiǎn)單閉曲線，而 曲線的內(nèi)部總屬于B，則此復(fù)平面為單連通域，否則就為多連通域。
2010年，西北工業(yè)大學(xué)的雷安民、張華梅等人提出了一種尋找平面圖形中最小封 閉線框的方法，但僅限于直線段和單連通域(《科學(xué)技術(shù)與工程》2010年04期)；2012年， 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所艾迪、周云燕提出一種二維圖形封閉區(qū)域自動(dòng)識(shí)別算法，采用以 廣度優(yōu)先遍歷搜索算法為基礎(chǔ)的單源搜索法識(shí)別圖形所有封閉區(qū)域(《電子設(shè)計(jì)工程》2012 年第07期)。
然而，以上所研究的方法主要是針對(duì)于二維平面或單連通域內(nèi)的封閉面尋找方 法，且線性多為直線。而實(shí)際中，模型的區(qū)域常為空間、多連通域，線性有直線、圓、圓弧、橢 圓、橢圓弧、樣條曲線等構(gòu)成，為了更加貼近實(shí)際工程三維建模，需尋找一種新的搜尋方法 替代已有方法。
因此，研究一種能在空間多連通域內(nèi)自動(dòng)尋找封閉面的方法已成為三維空間快速 建模的迫切需要之一。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可實(shí)現(xiàn)、快速、 有效、完全自動(dòng)化的空間多連通域的封閉面自動(dòng)搜索方法，可在實(shí)際工程應(yīng)用中使預(yù)處理 步驟更加簡(jiǎn)潔，并具有更高的精度。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種空間多連通域的封閉面自動(dòng)搜索方法，包括以下步驟
(I)獲取線段集和控制精度，判斷所選線段是否處于同一空間平面，若是，則提取 基準(zhǔn)平面，若否，則退出
(2)對(duì)所有線段求交并在交點(diǎn)處打斷；
(3)將所有端點(diǎn)映射到基準(zhǔn)平面內(nèi)，并建立端點(diǎn)與線段之間的引用關(guān)系，剔除無效 端點(diǎn)及引用該端點(diǎn)的線段；
(4)將所有端點(diǎn)按X、Y坐標(biāo)值從小到大排序，并建立各線段與端點(diǎn)位置索引值的 映射關(guān)系；
(5)運(yùn)用單點(diǎn)圍繞法逐個(gè)搜尋出每個(gè)端點(diǎn)的最小封閉區(qū)域，并將該封閉區(qū)域的外 邊線組成一個(gè)Wire ；
(6)每搜尋完一個(gè)端點(diǎn)所有的Wire后，將已遍歷過且線段引用數(shù)少于2的端點(diǎn)移除；
(7)重復(fù)步驟(5)、步驟￠)，直至找到所有單連通域的線框，將同一單連通域內(nèi)的 Wire 組成一個(gè) Wire Group ；
(8)繼續(xù)遍歷,直至所有的Wire Group建立；
(9)計(jì)算出各Wire Group的線框包圍盒,依據(jù)線框包圍盒的面積從大到小排序, 并建立各Wire Group之間的拓?fù)潢P(guān)系；
(10)利用Wire Group創(chuàng)建封閉面。
所述的步驟(1)的具體步驟如下
(11)獲取線段集，計(jì)算各線段的局部坐標(biāo)系，并存儲(chǔ)到局部坐標(biāo)系容器中，線段集中，每個(gè)線段設(shè)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的ID ；
獲取線段集時(shí)，如果存在矩形，則首先將矩形在角點(diǎn)處打斷，分成四段直線，將矩形刪除，并將新生成的直線加入所選線段集中；同理，將圓和橢圓對(duì)象在0°、90°、180°、 270°處打斷；
(12)通過兩直線切向向量的向量積，產(chǎn)生一個(gè)新的局部坐標(biāo)系，并加入到步驟(11)的容器中；
(13)遍歷容器，判斷各局部坐標(biāo)系是否在同一平面內(nèi)，若是，則所有的線段共面， 繼續(xù)執(zhí)行步驟(14)，若否，則退出，重新獲取線段；
(14)將整體坐標(biāo)系的Z方向轉(zhuǎn)換成上述容器中任意局部坐標(biāo)系的Z方向，并將轉(zhuǎn)換后的整體坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)平面。
所述的步驟(2)的具體步驟如下
(21)將所有線段逐個(gè)與其它線段求交，并記錄相應(yīng)交點(diǎn)在線段上的U參數(shù)；
(22)依據(jù)所記錄的U參數(shù)將線段逐個(gè)分解，刪除原有線段，將新線段加入線段集中；
(23)判斷各線段是否存在重復(fù)，如果存在，則刪除重復(fù)的線段。
所述的步驟(3)的具體步驟如下
(31)遍歷所有線段的端點(diǎn)，通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換將端點(diǎn)一一映射到基準(zhǔn)平面內(nèi)，將所有空間的端點(diǎn)轉(zhuǎn)化成平面點(diǎn)集，且在映射過程中，記錄各端點(diǎn)的線段引用數(shù)；
(32)遍歷所有端點(diǎn)的線段引用數(shù)，判斷第i個(gè)端點(diǎn)的線段引用數(shù)Ni的值是否大于 1，若是，則繼續(xù)判斷第i+Ι個(gè)端點(diǎn)的線段引用數(shù)，若否，則執(zhí)行步驟(33)；
(33)將第i個(gè)端點(diǎn)與其它端點(diǎn)逐個(gè)求距離Lij，判斷是否存在minILijJ = 1，…，1-1, i+Ι,…，η}小于設(shè)定的擬合誤差，若是，則自動(dòng)將第i個(gè)端點(diǎn)及與其距離最小的端點(diǎn)進(jìn)行擬合，若否，則反饋錯(cuò)誤信息，將第i個(gè)端點(diǎn)及引用該端點(diǎn)的線段刪除。
所述的步驟(4)的具體步驟如下
(41)將所有端點(diǎn)按X、Y坐標(biāo)值從小到大排序,組成端點(diǎn)集；
(42)構(gòu)建新的拓?fù)渚€段，每一拓?fù)渚€段記錄了相對(duì)應(yīng)線段的ID和端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置索引值。
所述的步驟(5)的具體步驟如下
(51)提取端點(diǎn)集的首端點(diǎn)作為搜尋的起始端點(diǎn)Ptl，計(jì)算點(diǎn)Ptl所引用的各線段在點(diǎn)Po處的切線方向向量，如果點(diǎn)Po不是線段的起始點(diǎn)，則須將向量W0反向，求各向量1%與基準(zhǔn)平面X軸正向的夾角θ (Θ的值域?yàn)閇-90°，90° ])，取夾角(注非角度絕對(duì)值)Θ最小的那根線段作為搜尋起始線段；
(52)提取線段Itl非Ptl的另一個(gè)端點(diǎn)P1作為下一個(gè)搜尋端點(diǎn)，如果端點(diǎn)P1的線段引用數(shù)為2，則直接將引用P1的下一條線段I1作為搜尋線段，并將搜尋端點(diǎn)移動(dòng)至線段I1 的非P1端點(diǎn)；如果端點(diǎn)P1的線段引用數(shù)大于2，則計(jì)算線段Itl上點(diǎn)P1處的切線方向向量;, 如果點(diǎn)P1是線段的終點(diǎn)，則須將向量；反向，計(jì)算引用端點(diǎn)P1的除線段Itl外的所有線段與向量；的夾角β (β值域?yàn)閇-180° ,180° ])，取角度β (注非角度絕對(duì)值)最小的那一根線段作為下一個(gè)搜尋線段Ii ;
(53)重復(fù)步驟(52)，直至下一個(gè)搜尋端點(diǎn)回到了初始端點(diǎn)Ptl，至此一個(gè)最小的封閉框搜尋完畢。將此封閉框所路徑的端點(diǎn)和線段信息記錄到Wire中；
(54)取除線段Itl外的夾角最小的那一線段作為搜尋的起始線段，重復(fù)步驟(52)、(53)，直至所有線段遍歷完畢；
(55)當(dāng)通過起始端點(diǎn)Ptl所搜尋的Wire個(gè)數(shù)Nw大于或等于該端點(diǎn)的線段引用數(shù)時(shí)，說明經(jīng)過端點(diǎn)Ptl的所有最小邊框均已找到。
所述的步驟(6)的具體步驟如下
(61)由于途徑端點(diǎn)Ptl的所有最小邊框均已找到，則端點(diǎn)？(1可以移除，相應(yīng)地端點(diǎn) Po所引用的線段亦可以移除，在移除各線段時(shí)，亦要從其被引用的其它端點(diǎn)中移除；
(62)通過遞歸遍歷端點(diǎn)P。所引用線段的另一端點(diǎn)Pi,逐個(gè)移除線段引用數(shù)少于2 的所有端點(diǎn)；
(63)通過步驟(62)，如果步驟(5)所搜索到Wire中所有的端點(diǎn)均被移除，則說明一個(gè)單連通域的線框全部找到，將這些Wire組成一個(gè)Wire Group,并提取未被刪除端點(diǎn)集中的首端點(diǎn)作為搜尋起始點(diǎn)Ptl ;如果步驟(5)所搜索到Wire中所有的端點(diǎn)還有線段引用數(shù)大于或等于2的，則將其中索引值最 小的端點(diǎn)作為搜尋起始點(diǎn)P(1。
所述的步驟(9)的具體步驟如下
(91)遍歷所有的Wire Group,逐個(gè)構(gòu)建其線框包圍盒,方法為提取出WireGroup 中所有的端點(diǎn)，計(jì)算這些點(diǎn)的Χ、γ坐標(biāo)的最大值和最小值，利用Χ、γ坐標(biāo)的最小值和最大值分別組成矩形的兩個(gè)角點(diǎn)，則Wire Group的線框包圍盒構(gòu)建完畢；
(92)計(jì)算此線框包圍盒的面積，并記錄此線框包圍盒所對(duì)應(yīng)Wire Group的索引值；
(93)將所有的線框包圍盒依據(jù)面積從大到小進(jìn)行排序；
(94)提取面積最大的線框包圍盒Bmax，判斷Bmax與其它的線框包圍盒Bi的拓?fù)潢P(guān)
(95)剔除線框包圍盒層層包含的情況，以確保各線框包圍盒是按從大到小依次成包含關(guān)系；
(96)至此,各Wire Group之間的拓?fù)潢P(guān)系建立完畢。
所述的Bniax與Bi的拓?fù)潢P(guān)系判斷方法如下
(941)如果二者的線框包圍盒分離，則說明Bniax與Bi分離，相互之間沒有包含關(guān)系，直接跳過，繼續(xù)遍歷下一個(gè)Wire Group對(duì)象；
(942)如果二者線框包圍盒不分離，則須進(jìn)一步判斷8_與&之間的關(guān)系首先取 Bi內(nèi)任意一點(diǎn)P，然后將Bmax放大1. 5倍，并將Bmax圍繞著矩形形心旋轉(zhuǎn)45° ;從點(diǎn)p出發(fā)向Bmax的任意一角點(diǎn)構(gòu)造一條射線，記為Ri,通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將Ri轉(zhuǎn)換為三維空間的射線RT， 逐個(gè)計(jì)算Rt穿越Bmax的交點(diǎn),如果交點(diǎn)中正好有Bmax邊線的端點(diǎn)或切點(diǎn),則更換Bmax的角點(diǎn)， 重新引出一條射線RT，繼續(xù)計(jì)算Rt穿越Bmax的交點(diǎn)；如果交點(diǎn)數(shù)目為奇數(shù)，則說明Bmax包含 Bi,否則不包含。
所述的步驟(10)的具體步驟如下
(101)如果Wire Group沒有包含對(duì)象,則為單連通域,遍歷其內(nèi)部所有的Wire直接創(chuàng)建封閉面對(duì)象；
(102)如果Wire Group有包含對(duì)象，則為多連通域，提取其包含子對(duì)象的外邊界作為Wire Group的內(nèi)邊界,倉(cāng)ll建封閉面對(duì)象；
提取Wire Group的外邊界方法為剔除Wire Group中線段引用數(shù)等于2的線段后所剩線段即為Wire Group的外邊界。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
I)本發(fā)明解決了空間多連通域?qū)ふ曳忾]面的問題，技術(shù)方案完整且易于實(shí)現(xiàn)，全自動(dòng)化尋找，無須用戶干預(yù)；
2)由于對(duì)端點(diǎn)一次遍歷即可搜尋出所有的Wire，其計(jì)算效率顯著提高，時(shí)間復(fù)雜度是O (η)；
3)在搜尋過程中，將許多幾何方法描述轉(zhuǎn)化為幾何拓?fù)潢P(guān)系描述，從而避免由于計(jì)算精度而引起錯(cuò)誤判斷；
4)本發(fā)明經(jīng)過大量不同封閉區(qū)域驗(yàn)證，其正確率100% ；
5)本發(fā)明提高了三維幾何建模等幾何問題的效率和精度，并可在實(shí)際工程應(yīng)用中取得令人滿意的效果。


圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖2為本發(fā)明單點(diǎn)圍繞法的示意圖3為本發(fā)明判斷Wire Group拓?fù)潢P(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例
如圖1所示，一種空間多連通域的封閉面自動(dòng)搜索方法，包括以下步驟
(I)獲取線段集和控制精度，判斷所選線段是否處于同一空間平面，若是，則提取基準(zhǔn)平面，若否，則退出，具體為
(11)獲取 線段集，計(jì)算各線段(除直線外)的局部坐標(biāo)系，并存儲(chǔ)到局部坐標(biāo)系容器中，線段集中，每個(gè)線段設(shè)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的ID ；
獲取線段集時(shí)，如果存在矩形，則首先將矩形在角點(diǎn)處打斷，分成四段直線，將矩形刪除，并將新生成的直線加入所選線段集中；同理，將圓和橢圓對(duì)象在0°、90°、180°、 270°處打斷；
(12)通過兩直線切向向量的向量積，產(chǎn)生一個(gè)新的局部坐標(biāo)系，并加入到步驟(11)的容器中；
(13)遍歷容器，判斷各局部坐標(biāo)系是否在同一平面內(nèi)，若是，則所有的線段共面， 繼續(xù)執(zhí)行步驟(14)，若否，則不能生成封閉面，退出，重新獲取線段；
(14)將整體坐標(biāo)系的Z方向轉(zhuǎn)換成上述容器中任意局部坐標(biāo)系的Z方向，并將轉(zhuǎn)換后的整體坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)平面。
(2)將所有線段逐個(gè)與其它線段求交，并記錄相應(yīng)交點(diǎn)在線段上的U參數(shù)(如果交點(diǎn)為線的端點(diǎn)則不用記錄)，依據(jù)所記錄的U參數(shù)將線段逐個(gè)分解，刪除原有線段，將新線段加入線段集中，判斷各線段是否存在重復(fù)，如果存在，則刪除重復(fù)的線段。
U參數(shù)是曲線函數(shù)的一個(gè)變量，在解析幾何里，曲線常用參數(shù)表示，例如一個(gè)三維坐標(biāo)點(diǎn)可以寫成參數(shù)U的函數(shù)X = X(U)、Y = Y(U)、Z = Z(U)。對(duì)于直線，U表示長(zhǎng)度；對(duì)于圓弧、圓，U則表不角度。
(3)將所有端點(diǎn)映射到基準(zhǔn)平面內(nèi)，并建立端點(diǎn)與線段之間的引用關(guān)系，剔除無效端點(diǎn)及引用該端點(diǎn)的線段，具體為
(31)遍歷所有線段的端點(diǎn)，通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換將端點(diǎn)一一映射到基準(zhǔn)平面內(nèi)，將所有空間的端點(diǎn)轉(zhuǎn)化成平面點(diǎn)集，且在映射過程中，記錄各端點(diǎn)的線段引用數(shù)；
(32)遍歷所有端點(diǎn)的線段引用數(shù)，判斷第i個(gè)端點(diǎn)的線段引用數(shù)Ni的值是否大于 1，若是，則繼續(xù)判斷第i+Ι個(gè)端點(diǎn)的線段引用數(shù)，若否，則執(zhí)行步驟(33)；
(33)將第i個(gè)端點(diǎn)與其它端點(diǎn)逐個(gè)求·距離Lij，判斷是否存在HiinILij = 1，…，1-1, i+Ι,…，η}小于設(shè)定的擬合誤差，若是，則自動(dòng)將第i個(gè)端點(diǎn)及與其距離最小的端點(diǎn)進(jìn)行擬合，若否，則反饋錯(cuò)誤信息，將第i個(gè)端點(diǎn)及引用該端點(diǎn)的線段刪除?！?br> (4)將所有端點(diǎn)按X、Y坐標(biāo)值從小到大排序，并建立各線段與端點(diǎn)位置索引值的映射關(guān)系，構(gòu)建新的拓?fù)渚€段TPLine，每一拓?fù)渚€段記錄了相對(duì)應(yīng)線段的ID和端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置索引值，TPLine數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為
struct TPLineint nObjID;//對(duì)應(yīng)線段的IDint nNodeldxI; //線起點(diǎn)的位置索引值 intnNodeIdx2; //線終點(diǎn)的位置索引值
(5)運(yùn)用單點(diǎn)圍繞法逐個(gè)搜尋出每個(gè)端點(diǎn)的最小封閉區(qū)域，并將該封閉區(qū)域的外邊線組成一個(gè)Wire (線框)，具體為
(51)提取端點(diǎn)集的首端點(diǎn)作為搜尋的起始端點(diǎn)Ptl，計(jì)算點(diǎn)Ptl所引用的各線段在點(diǎn) Po處的切線方向向量W1J，如果點(diǎn)Pci不是線段的起始點(diǎn)，則須將向量《O反向，求各向量《O與基準(zhǔn)平面X軸正向的夾角θ (Θ的值域?yàn)閇-90°，90° ])，取夾角Θ (注非角度絕對(duì)值)最小的那根線段作為搜尋起始線段Itl ;
(52)如圖2所示，提取線段Itl非Ptl的另一個(gè)端點(diǎn)P1作為下一個(gè)搜尋端點(diǎn)，如果端點(diǎn)P1的線段引用數(shù)為2，則直接將引用P1的下一條線段I1作為搜尋線段，并將搜尋端點(diǎn)移動(dòng)至線段I1的非P1端點(diǎn)；如果端點(diǎn)P1的線段引用數(shù)大于2，則計(jì)算線段Itl上點(diǎn)P1處的切線方向向量；，如果Ap1是線段的終點(diǎn)，則須將向量；反向，計(jì)算引用端點(diǎn)P1的除線段Itl外的所有線段與向量士的夾角β (β的值域?yàn)閇-180° ,180° ])，取角度β (注非角度絕對(duì)值)最小的那一根線段作為下一個(gè)搜尋線段Ii
(53)重復(fù)步驟(52)，直至下一個(gè)搜尋端點(diǎn)回到了初始端點(diǎn)Ptl，至此一個(gè)最小的封閉框搜尋完畢。將此封閉框所路徑的端點(diǎn)和線段信息記錄到Wire中；
Wire數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種空間多連通域的封閉面自動(dòng)搜索方法，其特征在于，包括以下步驟；(1)獲取線段集和控制精度，判斷所選線段是否處于同一空間平面，若是，則提取基準(zhǔn)平面，執(zhí)行步驟(2)，若否，則退出；(2)對(duì)所有線段求交并在交點(diǎn)處打斷；(3)將所有端點(diǎn)映射到基準(zhǔn)平面內(nèi)，并建立端點(diǎn)與線段之間的引用關(guān)系，剔除無效端點(diǎn)及引用該端點(diǎn)的線段；(4)將所有端點(diǎn)按X、Y坐標(biāo)值從小到大排序，并建立各線段與端點(diǎn)位置索引值的映射關(guān)系;(5)運(yùn)用單點(diǎn)圍繞法逐個(gè)搜尋出每個(gè)端點(diǎn)的最小封閉區(qū)域，并將該封閉區(qū)域的外邊線組成一個(gè)Wire ；(6)每搜尋完一個(gè)端點(diǎn)所有的Wire后，將已遍歷過且線段引用數(shù)少于2的端點(diǎn)移除；(7)重復(fù)步驟(5)、步驟￠)，直至找到所有單連通域的線框，將同一單連通域內(nèi)的Wire 組成一個(gè) Wire Group ；(8)繼續(xù)遍歷,直至所有的WireGroup建立；(9)計(jì)算出各WireGroup的線框包圍盒,依據(jù)線框包圍盒的面積從大到小排序,并建立各Wire Group之間的拓?fù)潢P(guān)系；(10)利用WireGroup創(chuàng)建封閉面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟(I)的具體步驟如下(11)獲取線段集，計(jì)算各線段的局部坐標(biāo)系，并存儲(chǔ)到局部坐標(biāo)系容器中，線段集中， 每個(gè)線段設(shè)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的ID ；獲取線段集時(shí)，如果存在矩形，則首先將矩形在角點(diǎn)處打斷，分成四段直線，將矩形刪除，并將新生成的直線加入所選線段集中；同理，將圓和橢圓對(duì)象在0°、90°、180°、 270°處打斷；(12)通過兩直線切向向量的向量積，產(chǎn)生一個(gè)新的局部坐標(biāo)系，并加入到步驟(11)的容器中；(13)遍歷容器，判斷各局部坐標(biāo)系是否在同一平面內(nèi)，若是，則所有的線段共面，繼續(xù)執(zhí)行步驟(14)，若否，則退出，重新獲取線段；(14)將整體坐標(biāo)系的Z方向轉(zhuǎn)換成上述容器中任意局部坐標(biāo)系的Z方向，并將轉(zhuǎn)換后的整體坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟(2)的具體步驟如下(21)將所有線段逐個(gè)與其它線段求交，并記錄相應(yīng)交點(diǎn)在線段上的U參數(shù)；(22)依據(jù)所記錄的U參數(shù)將線段逐個(gè)分解，刪除原有線段，將新線段加入線段集中；(23)判斷各線段是否存在重復(fù)，如果存在，則刪除重復(fù)的線段。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟(3)的具體步驟如下(31)遍歷所有線段的端點(diǎn)，通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換將端點(diǎn)一一映射到基準(zhǔn)平面內(nèi)，將所有空間的端點(diǎn)轉(zhuǎn)化成平面點(diǎn)集，且在映射過程中，記錄各端點(diǎn)的線段引用數(shù)；(32)遍歷所有端點(diǎn)的線段引用數(shù)，判斷第i個(gè)端點(diǎn)的線段引用數(shù)Ni的值是否大于1， 若是，則繼續(xù)判斷第i+Ι個(gè)端點(diǎn)的線段引用數(shù)，若否，則執(zhí)行步驟(33)；(33)將第i個(gè)端點(diǎn)與其它端點(diǎn)逐個(gè)求距離Lij,判斷是否存在minILij, j = I, ···,1-1, i+1，…，η}小于設(shè)定的擬合誤差，若是，則自動(dòng)將第i個(gè)端點(diǎn)及與其距離最小的端點(diǎn)進(jìn)行擬合，若否，則反饋錯(cuò)誤信息，將第i個(gè)端點(diǎn)及引用該端點(diǎn)的線段刪除。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟(4)的具體步驟如下(41)將所有端點(diǎn)按X、Y坐標(biāo)值從小到大排序,組成端點(diǎn)集；(42)構(gòu)建新的拓?fù)渚€段，每一拓?fù)渚€段記錄了相對(duì)應(yīng)線段的ID和端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置索引值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟(5)的具體步驟如下(51)提取端點(diǎn)集的首端點(diǎn)作為搜尋的起始端點(diǎn)Pd，計(jì)算點(diǎn)PtI所引用的各線段在點(diǎn)Pd 處的切線方向向量《O，如果點(diǎn)Pci不是線段的起始點(diǎn)，則將向量《O反向，求各向量Wo與基準(zhǔn)平面X軸正向的夾角θ，Θ的值域?yàn)閇-90°，90° ]，取夾角Θ最小的那根線段作為搜尋起始線段Itl ;(52)提取線段Itl非Ptl的另一個(gè)端點(diǎn)P1作為下一個(gè)搜尋端點(diǎn)，如果端點(diǎn)P1的線段引用數(shù)為2，則直接將引用P1的下一條線段I1作為搜尋線段，并將搜尋端點(diǎn)移動(dòng)至線段I1的非 P1端點(diǎn)；如果端點(diǎn)P1的線段引用數(shù)大于2，則計(jì)算線段Itl上點(diǎn)P1處的切線方向向量士，如果點(diǎn)P1是線段的終點(diǎn)，則須將向量；反向，計(jì)算引用端點(diǎn)P1的除線段Itl外的所有線段與向量士的夾角β，β的值域?yàn)閇-180° ,180° ]，取角度β最小的那一根線段作為下一個(gè)搜尋線段Ii;(53)重復(fù)步驟(52)，直至下一個(gè)搜尋端點(diǎn)回到了初始端點(diǎn)Ptl，至此一個(gè)最小的封閉框搜尋完畢，將此封閉框所路徑的端點(diǎn)和線段信息記錄到Wire中；(54)取除線段Itl外的夾角最小的那一線段作為搜尋的起始線段，重復(fù)步驟(52)、 (53)，直至所有線段遍歷完畢；(55)當(dāng)通過起始端點(diǎn)Ptl所搜尋的Wire個(gè)數(shù)Nw大于或等于該端點(diǎn)的線段引用數(shù)時(shí)，說明經(jīng)過端點(diǎn)Ptl的所有最小邊框均已找到。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟出)的具體步驟如下(61)由于途徑端點(diǎn)P。的所有最小邊框均已找到，則端點(diǎn)P?？梢砸瞥鄳?yīng)地端點(diǎn)P。所引用的線段亦可以移除，在移除各線段時(shí)，亦要從其被引用的其它端點(diǎn)中移除；(62)通過遞歸遍歷端點(diǎn)Ptl所引用線段的另一端Api，逐個(gè)移除線段引用數(shù)少于2的所有端點(diǎn)；(63)通過步驟(62)，如果所搜索到Wire中所有的端點(diǎn)均被移除，則說明一個(gè)單連通域的線框全部找到，將這些Wire組成一個(gè)Wire Group,并提取未被刪除端點(diǎn)集中的首端點(diǎn)作為搜尋起始點(diǎn)Ptl ;如果所搜索到Wire中所有的端點(diǎn)還有線段引用數(shù)大于或等于2的，則將其中索引值最小的端點(diǎn)作為搜尋起始點(diǎn)Po。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟(9)的具體步驟如下(91)遍歷所有的WireGroup,逐個(gè)構(gòu)建其線框包圍盒,方法為提取出WireGroup中所有的端點(diǎn)，計(jì)算這些點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)的最大值和最小值，利用Χ、Υ坐標(biāo)的最小值和最大值分別組成矩形的兩個(gè)角點(diǎn)，則Wire Group的線框包圍盒構(gòu)建完畢；(92)計(jì)算此線框包圍盒的面積,并記錄此線框包圍盒所對(duì)應(yīng)WireGroup的索引值；(93)將所有的線框包圍盒依據(jù)面積從大到小進(jìn)行排序；(94)提取面積最大的線框包圍盒Bmax，判斷Bmax與其它的線框包圍盒Bi的拓?fù)潢P(guān)系；(95)剔除線框包圍盒層層包含的情況，以確保各線框包圍盒是按從大到小依次成包含關(guān)系;(96)至此,各WireGroup之間的拓?fù)潢P(guān)系建立完畢。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的Bniax與Bi的拓?fù)潢P(guān)系判斷方法如下(941)如果二者的線框包圍盒分離，則說明Bmax與Bi分離，相互之間沒有包含關(guān)系，直接跳過，繼續(xù)遍歷下一個(gè)Wire Group對(duì)象；(942)如果二者線框包圍盒不分離，則須進(jìn)一步判斷8_與&之間的關(guān)系首先取Bi內(nèi)任意一點(diǎn)P，然后將Bmax放大1. 5倍，并將Bmax圍繞著矩形形心旋轉(zhuǎn)45° ;從點(diǎn)P出發(fā)向Bmax 的任意一角點(diǎn)構(gòu)造一條射線，記為Ri,通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將Ri轉(zhuǎn)換為三維空間的射線Rt，逐個(gè)計(jì)算Rt穿越Bmax的交點(diǎn),如果交點(diǎn)中正好有Bmax邊線的端點(diǎn)或切點(diǎn),則更換Bmax的角點(diǎn)，重新引出一條射線RT，繼續(xù)計(jì)算Rt穿越Bmax的交點(diǎn)；如果交點(diǎn)數(shù)目為奇數(shù)，則說明Bmax包含Bi，否則不包含。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種空間多連通域自動(dòng)尋找封閉面的方法，其特征在于，所述的步驟(10)的具體步驟如下(101)如果WireGroup沒有包含對(duì)象，則為單連通域，遍歷其內(nèi)部所有的Wire直接創(chuàng)建封閉面對(duì)象；(102)如果WireGroup有包含對(duì)象，則為多連通域，提取其包含子對(duì)象的外邊界作為 Wire Group的內(nèi)邊界,倉(cāng)ll建封閉面對(duì)象；提取Wire Group的外邊界方法為剔除Wire Group中線段引用數(shù)等于2的線段后所剩線段即為Wire Group的外邊界。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空間多連通域的封閉面自動(dòng)搜索方法，包括以下步驟獲取線段集和控制精度，判斷所選線段是否處于同一空間平面，若是，則提取基準(zhǔn)平面對(duì)所有線段求交并在交點(diǎn)處打斷；將所有端點(diǎn)映射到基準(zhǔn)平面內(nèi)；建立各線段與端點(diǎn)位置索引值的映射關(guān)系；運(yùn)用單點(diǎn)圍繞法逐個(gè)搜尋出每個(gè)端點(diǎn)的最小封閉區(qū)域，并將該封閉區(qū)域的外邊線組成一個(gè)Wire將同一單連通域內(nèi)的Wire組成一個(gè)WireGroup，直至所有的Wire Group建立；計(jì)算出各Wire Group的線框包圍盒，建立各Wire Group之間的拓?fù)潢P(guān)系，利用Wire Group創(chuàng)建封閉面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可實(shí)現(xiàn)、快速、有效、完全自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103065319SQ20121059256
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者朱合華, 劉新根, 劉學(xué)增, 林小平, 周德成, 齊磊, 彭丹, 張 杰 申請(qǐng)人:上海同巖土木工程科技有限公司, 同濟(jì)大學(xué)