[发明专利]一种用多点对平面进行几何特征模拟的方法

摘要

一种用多点对平面进行几何特征模拟的方法，通过多点匹配器完成数据的输入、存储、匹配和输出。该方法无须模拟点在模拟面内均匀分布，点数和模拟效果也没有必然联系，模拟点和被拟面的几何特征相同。本发明形似模拟几何匹配性好且适应面广、无界模拟用点少效益高之长，避形似模拟用点多效益低、无界模拟几何匹配性差且适应面窄之短。此外，无界模拟是本发明的一个特例，利用本发明的方法可同时进行形似模拟。利用本发明方法对勘探区进行模拟时，钻井位对勘探区的控制更加精确；对绿地进行模拟时，可使种植的树木更近于随机，可形成多种种植方案，提高设计的灵活性；对装饰面进行模拟时，通过点装饰代替面装饰可节省大量装饰材料。

主权项

一种用多点对平面进行几何特征模拟的方法，通过多点匹配器完成数据的输入、存储、匹配和输出，该多点匹配器主要包括数据读入装置、数据存储器、中央处理器、终端输出装置；本发明方法的特征在于：步骤1)通过数据读入装置输入被拟面D的边界和面密度{f(x，y)：(x，y)∈D}至数据存储器；步骤2)将被拟面分成面积和形状相近的m(m≥3)个形似小块；步骤3)计算上述形似小块Di(i＝2，…，m)的重心坐标；xi＝∫∫Dixf(x，y)dxdy/∫∫Dif(x，y)dxdy，yi＝∫∫Diyf(x，y)dxdy/∫∫Dif(x，y)dxdy；m个点{(xi，yi)：qi＝∫∫Dif(x，y)dxdy；i＝1，2，…，m}构成被拟面的形似点集；步骤4)计算上述形似点集{(xi，yi)：qi-∫∫Dif(x，y)dxdy；i-1，2，…，m}的特征值，即圆度cm、走向gm和伸缩度wm：cm＝[s-(a2-b2)1/2]1/2/[s+(a2+b2)1/2]1/2，cm≠1(cm＝1时，令gm＝0)，其中，2a＝∑i＝1(1)mqi[(xi-∑i＝1(1)mqixi/∑i＝1(1)mqi)2-(yi-∑i＝1(1)mqiyi/∑i＝1(1)mqi)2]/∑i＝1(1)mqi，b＝∑i＝1(1)mqi2(xi-∑i＝1(1)mqixi/∑i＝1(1)mqi)(yi-∑i＝1(1)mqiyi/∑i＝1(1)mqi)/∑i＝1(1)mqi，2s＝∑i＝1(1)mqi[(xi-∑i＝1(1)mqixi/∑i＝1(1)mqi)2+(yi-∑i＝1(1)mqiyi/∑i＝1(1)mqi)2]/∑i＝1(1)mqi；步骤5)在终端输出装置上输出形似点集的圆度cm、走向gm和伸缩度wm，绘制形似点集的特征曲线及其长轴(即走向线)；步骤6)通过数据读入装置输入n(n≥3)个模拟点的初始坐标和质量{(xi，yi)：qi＝f(xi，yi)；i＝1，2，…，n}至数据存储器；步骤7)计算模拟点{(xi，yi)：qi＝f(xi，yi)；i＝1，2，…，n}的圆度cn：cn＝[s-(a2+b2)1/2]1/2/[s+(a2+b2)1/2]1/2；其中，2a＝∑i＝1(1)nqi[(xi-∑i＝1(1)nqixi/∑i＝1(1)nqi)2-(yi-∑i＝1(1)nqiyi/∑i＝1(1)nqi)2]/∑i＝1(1)nqi，b＝∑i＝1(1)nqi2(xi-∑i＝1(1)nqixi/∑i＝1(1)nqi)(yi-∑i＝1(1)nqiyi/∑i＝1(1)nqi)/∑i＝1(1)nqi，2s＝∑i＝1(1)nqi[(xi-∑i＝1(1)nqixi/∑i＝1(1)nqi)2+(yi-∑i＝1(1)nqiyi/∑i＝1(1)nqi)2]/∑i＝1(1)nqi；步骤8)如果匹配条件|(cm-cn)/cm|≤ec满足，跳至步骤10)；满足匹配条件|(cm-cn)/cm|≤ec的模拟点称为初始特征点集，其中ec是多点匹配器预置的圆度匹配允许误差，为接近于0的正实数，用户可以修改；初始特征点集仍用{(xi，yi)：qi＝f(xi，yi)；i＝1，2，…，n}表示；步骤9)调整模拟点，返回步骤7)；步骤10)计算上述初始特征点集{(xi，yi)：qi＝f(xi，yi)；i＝1，2，…，n}的走向gn＝arctan{[(a2+b2)1/2-a]/b}和伸缩度wn＝[(a2+b2)1/2+s]1/2，其中a，b，s的意义同步骤7)；步骤11)将上述初始特征点集{(xi，yi)：qi＝f(xi，yi)；i＝1，2，…，n}旋转(gm-gn)度，即xi＝xicos(gm-gn)+yisin(gm-gn)，yi＝-xisin(gm-gn)+yicos(gm-gn)(i＝1，2，…，n)；其中，等号右边、左边的(xi，yi)分别为旋转前、后的坐标；步骤12)将上述旋转后的点集{(xi，yi)：qi f(xi，yi)；i 1，2，…，n}伸缩(wm/wn)倍，即xi＝xiwm/wn。，yi＝yiwm/wn(i＝1，2，…，n)；其中，等号右边、左边的(xi，yi)分别为伸缩前、后的坐标：从终端输出装置输出伸缩后的特征点集{(xi，yi)：qi＝f(xi，yi)；i＝1，2，…，n}；绘制上述特征点集的特征曲线及其长轴；步骤13)以上述特征点集各点为中心，分别作形状相同的面(简称特征小块)，其面积分别等于或等比于各点的质量；步骤14)将被拟面和特征小块合成在同一幅图内，合成后特征点集的几何中心和形似点集的几何中心重合；模拟结束。