[发明专利]一种三维几何体的消隐方法及显示方法

说明书

本发明提供了一种三维几何体的消隐方法，包括以下步骤：A、按照分割算法将三维几何体的表面分割成若干空间几何平面，构建该若干空间几何平面的数学表达；B、以显示平面为垂直面发出若干条射线，构建该若干条射线的数学表达；C、根据所述若干空间几何平面的数学表达和若干条射线的数学表达分别计算每条射线与空间几何平面的交点；D、以所述显示平面为起点，将每条射线与空间几何平面的第一个交点作为显示点，将其余交点作为隐藏点；E、将所述三维几何体表面的全部显示点和隐藏点构成的离散几何，借助二维投影关系投影在显示平面上，以实现三维几何体的消隐。本发明可灵活实现三维几何体在计算机图形中的消隐和显示。

技术领域

本发明涉及计算机图形学领域，特别涉及一种基于表面单元分割技术的三维几何体的消隐方法及显示方法。

背景技术

消隐是消除隐藏线和隐藏面的简称，在现代计算机图形学中占据重要地位。由于人眼的视物原理，感知空间中的三维物体的形状、位置甚至颜色、质地等实际上是通过三维物体的二维投影来实现的，而由于投影变换的本质在于消除一个维度，使得原本的三维物体失去深度信息，往往会导致图形的二义性，要消除二义性，就必须消除被遮挡的不可见的线或面，即消隐，这个过程可以借助图1来理解，经过消隐的投影图成为物体的真实图形。

图形的消隐在大量的软件中均有重要应用，尤其是以三维建模、渲染等为核心的工艺系列软件，对于可视化及相关分析具有重要意义，自上世纪60年代以来，已经有大量的消隐方法被提出，但均需要借助复杂的数学与几何关系，通过对算力要求极高的硬件来实现，实现难度较大，且选择空间较为狭窄，在以工业机器人开发软件为主的一系列软件二次开发中应用的难度较大，例如经典的Z缓冲区消隐方法(也叫深度缓冲期算法)，通过在象素级上以近物取代远物，这种取代方法实现起来远比总体排序灵活简单，有利于硬件实现，然而在这个算法里，不仅需要有帧缓存来存放每个象素的颜色值，还需要一个深度缓存来存放每个象素的深度值，占用空间大，没有利用图形的相关性与连续性。

本专利提出一种之前未被提出过的新式消隐方法，实现难度远远小于现有的复杂消隐方法，而精度的高低可以根据现有硬件的算力进行调整，从而可以实现十分灵活的选择空间，可以实现在以工业机器人开发软件为主的一系列软件二次开发中得到应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种三维几何体的消隐方法，其实现难度远远小于现有的复杂消隐方法，而精度的高低可以根据现有硬件的算力进行调整，从而可以实现十分灵活的选择空间，可以实现在以工业机器人开发软件为主的一系列软件二次开发中得到应用。

本发明提供的技术方案为，一种三维几何体的消隐方法，包括以下步骤：

A、按照分割算法将三维几何体的表面分割成若干空间几何平面，构建该若干空间几何平面的数学表达；

B、以显示平面为垂直面发出若干条射线，构建该若干条射线的数学表达；

C、根据所述若干空间几何平面的数学表达和若干条射线的数学表达分别计算每条射线与空间几何平面的交点；

D、以所述显示平面为起点，将每条射线与空间几何平面的第一个交点作为显示点，将其余交点作为隐藏点；

E、将所述三维几何体表面的全部显示点和隐藏点构成的离散几何，借助二维投影关系投影在显示平面上，以实现三维几何体的消隐。

由上，本发明通过将三维几何体的全部表面分成若干个平面几何图形，并以计算机的显示平面垂直发射出若干条射线，该若干条射线至少穿过一个分割的平面几何图形，通过空间数学表达计算该若干条射线与平面几何图形的交点，将第一个交点作为显示点进行显示，将其余交点作为隐藏点进行隐藏，并将大量显示点和隐藏点构成的离散几何进行二维投影，从而实现计算机图形处理中，三维几何体的消隐方法。本发明的实现难度较小，且可根据计算机的算力进行灵活调整，从而实现三维几何体的二维投影。

其中，所述步骤A包括：