[发明专利]三角网格数据的拟合优化的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及几何建模领域，尤其涉及一种三角网格数据的拟合优化的方法及其系统。

背景技术

三维几何模型分为线框模型、表面模型和实体模型三种，其中表面模型运用最为广泛，三角网格数据是表面模型的一种常用形式。现有的几何建模软件FreeForm和Auto 123D提供三维几何造型功能，但需要用户手工勾划出造型的轨迹和预期形状，该方法的缺点是：

1）不能达到平滑和优化效果，不能保证三维模型的拓扑正确性。

2）不能处理表面有空洞的情况。

3）对复杂凸起凹陷要反复处理。

专利申请号为CN201010610301，发明名称为“一种三维模型局部匹配方法”的中国发明专利公开了一种三维模型局部匹配方法，该方法根据弯曲显著度生成排序列表并进行区域增长，形成一个局部顶点集合，在该集合上进行二次曲面拟合，将拟合区域标识为三维模型局部子块并提取特征，然后先后对三维模型局部子块的特征比较和局部匹配，对三维模型全局特征比较和全局匹配。该方法主要运用于三维模型的匹配和检索，但不涉及对三维模型的优化、平滑等编辑操作。

综上可知，现有的三维模型的拟合优化技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种三角网格数据的拟合优化的方法及其系统，以对选择的三维模型区域进行拟合优化。

为了实现上述目的，本发明提供一种三角网格数据的拟合优化的方法，所述方法包括：

A、根据在原三维模型上选择的三维模型区域的形状特征拟合形函数；

B、根据所述形函数生成优化的拟合三角网格；

C、将所述拟合三角网格拼接回所述原三维模型的三角网格中。

根据所述的方法，在所述步骤A之前包括：

D、选择所述原三维模型上需要进行拟合优化的三维模型区域。

根据所述的方法，所述步骤A包括：

A1、分别获取所述原三维模型的三角网格中的每个三角形的第一顶点数组、第一三角形数组以及第一相邻关系数组；

A2、构建第二顶点数组、第二三角形数组以及第二相邻关系数组，以表示所述选择的三维模型区域的三角网格；

A3、标记所述选择的三维模型区域的三角网格的第二三角形数组中的边界边，将所述第二三角形数组中共享顶点的边界边连接，构成不同的集合，并提取所有所述集合中最大的首尾相连的集合作为所述选择的三维模型区域的外边界；

A4、提取所述外边界边上的所有顶点坐标，并采用移动最小二乘法拟合出一个平面，根据平面法向量与世界坐标系任一坐标轴方向的夹角计算映射矩阵；

A5、将所述选择的三维模型区域的第二顶点数组乘以所述映射矩阵，并投影到所述平面，由所述外边界开始在对应的方向以特定步长向内采样，得到样本点矩阵；

A6、使用移动最小二乘法计算形函数。

根据所述的方法，所述步骤A1包括：

A12、使用线性浮点型数组保存所述原三维模型的三角网格中的每个三角形的顶点坐标，获得所述三角网格的第一顶点数组；

A13、使用线性整数型数组保存所述原三维模型的三角网格的顶点索引，获得所述三角网格的第一三角形数组；

A14、使用二维整型数组保存所述原三维模型的三角网格中的每个三角形的顶点所属的三角形索引，获得所述三角网格的第一相邻关系数组。

根据所述的方法，所述步骤A2包括：

A21、在所述选择的三维模型区域内的三角网格中任取一个三角形作为种子三角形；

A22、根据所述原三维模型的三角网格的相邻关系，以所述种子三角形为起始作阈值连通搜索，获得所述选择的三维模型区域的第二顶点数组、第二三角形数组，以及第二相邻关系数组；

A23、将所述选择的三维模型区域的第二顶点数组、第二三角形数组以及第二相邻关系数组写入所述选择的三维模型区域的三角网格的相应的数组中，并且在所述原三维模型的三角网格中将所述种子三角形标记为应删除状态；

在所述步骤A5中，所述向内采样的特定步长为一个限定的浮点数值；或者为与所述选择的三维模型区域相关的自适应浮点数值。

根据所述的方法，所述步骤B包括：

B1、构建第三顶点数组、第三三角形数组和第三相邻关系数组，以表示拟合获得的拟合三角网格；

B2、按照所述特定步长提取所述选择的三维模型区域的对应坐标的值，并根据所述形函数计算世界坐标系中的另一值，获得拟合点矩阵的坐标；