[发明专利]一种用于STL格式三维模型的表面干涉度的计算方法

权利要求书

1.一种用于STL格式三维模型的表面干涉度的计算方法，其特征在于：根据三维模型表面的三角面片之间的拓扑关系，采用深度递归搜索法将三维模型的表面分离成多个独立的连续区域，然后，利用体素映射法对每个所述连续区域中的各个三角面片分别进行重复映射关系和单次映射关系计算，从而获得整个三维模型的表面干涉度；

所述体素映射法包括以下步骤：

步骤一、对整个三维模型所在的包围框进行体素化网格划分，每个体素定义为X_ijk，每个体素内开辟内存空间O(X_ijk)用于存入与其有映射关系的连续区域编号；

步骤二、对所有连续区域的各个体素分别进行单次映射关系计算，计算出各个连续区域内所有的三角面片沿各自的法矢量V_△延伸碰撞高度H_collision范围内的映射体素，统计映射体素的数目，记为p(N)，其中，N表示连续区域内对应的三角面片；

步骤三、对每一连续区域的各个映射体素分别进行重复映射关系计算，计算出与整个三维模型其他连续区域相交的状况并存入对应的内存空间，统计这些映射体素的内存空间所包含的全部重复映射的连续区域数目，记为：Q(N)＝∑Count(O(X_ijk))|X_ijk∈R，其中，R表示连续区域；

步骤四、根据公式I_R＝Q(N)/p(N)计算每个连续区域的子干涉度，然后再根据公式计算整个三维模型的整体干涉度，其中，i＝1,…,n，n表示整个三维模型的连续区域的个数。

2.根据权利要求1所述的用于STL格式三维模型的表面干涉度的计算方法，其特征在于：对每一连续区域内各个三角面片，将沿其法矢量延伸碰撞高度H_collision得到对应的新三角面片，连同对应的六个顶点共同构成对应的三棱柱体，然后对各个三棱柱体所在的包围框进行体素化网格划分，计算它们各自对应的体素中与整个三维模型所在的包围框重合的体素，将这些体素转换为对应的空间坐标点，以这些空间坐标点为顶点，以其所在三角面片的法矢量的反方向做射线，判断所述射线与整个三维模型的其他三角面片是否相交，若相交，则对应的体素为映射体素，并将相交的三角面片所在的连续区域编号存入对应的体素内存空间O(X_ijk)内，统计映射体素的数目，即为p(N)；统计所有映射体素的内存空间O(X_ijk)中的编号数目，即为Q(N)。

3.根据权利要求1所述的用于STL格式三维模型的表面干涉度的计算方法，其特征在于：所述碰撞高度H_collision设置为三维模型包围框对应的长宽高三者中最大值的0.1倍；进行体素化网格化分时，所述网格尺寸设置为三维模型包围框长宽高三个方向尺寸的0.005倍。

4.根据权利要求1所述的用于STL格式三维模型的表面干涉度的计算方法，其特征在于：所述拓扑关系设置为(1)相邻的两个三角形之间只有一条公共边，即相邻的两个三角形必须共享两个顶点；(2)每一条组成三角形的边有且只有两个三角形面片与之相连；

所述深度递归搜索法包括以下步骤：

步骤Ⅰ、任取三维模型中的一个三角面片，作为当前三角面片，通过拓扑关系拾取与之相邻的三角面片，若相邻的三角面片与当前三角面片满足设定角度关系，则将所述相邻的三角面片作为当前三角面片继续重复搜索判别；若不满足角度关系，则拾取与当前三角面片相邻的另一个三角面片，若所述相邻的另一个三角面片与当前三角面片满足设定角度关系，则将所述相邻的另一个三角面片作为当前三角面片继续重复搜索判别；若不满足角度关系，则退回上一个当前三角面片，直至退回至最开始的当前三角面片；

步骤Ⅱ、将所有满足角度关系的三角面片合并成一个独立的区域，形成一个连续区域；

步骤Ⅲ、从剩余三角面片中再任取一个三角面片，重复步骤Ⅰ-Ⅱ，直至完成整个三维模型的连续区域划分。

5.根据权利要求4所述的用于STL格式三维模型的表面干涉度的计算方法，其特征在于：所述设定角度关系设置为相邻的三角面片和当前三角面片的法矢量夹角不超过五度。