[发明专利]基于四维空间理论的三维空间球体填充算法

摘要

本发明公开了一种基于四维空间理论的三维空间球体填充算法，该方法依次通过随机生成松散的四维超球体颗粒、超球体颗粒在重力作用下坠落并被三维容器捕捉、可选择地对超球体颗粒在四维空间中做振动处理和通过三维容器与超球体颗粒切割最终生成三维颗粒模型实现；该方法基于物理方法的基础上通过引入多维空间来克服传统算法的一些缺点，使堆积过程不受三维几何形态的约束，并且还适用于对已有的颗粒模型进行二次填充和动态调整，实现对任意形态容器的填充。

主权项

一种基于四维空间理论的三维空间球体填充算法，其特征在于，i)当三维球体颗粒在三维容器中的填充密度＞0.5时，三维球体颗粒空间排布算法包括如下步骤：S1、在计算机中模拟给定三维容器的三维结构图形，并在其上方构造四维超球体的生成区域；设定四维超球体的球径和数量，在所述生成区域随机生成松散排布的四维超球体颗粒，并获取每个四维超球体颗粒的球心坐标和球体半径；S2、使在所述生成区域随机生成松散排布的四维超球体颗粒全部在第四维重力作用下发生坠落并被下方三维容器捕捉，并计算获取当三维容器的填充密度达到0.5时被三维容器捕捉的各个四维超球体颗粒的最终球心坐标和球体半径；S3、对被三维容器捕捉的全部四维超球体颗粒施加一个随机向上的力，使四维超球体颗粒在四维空间中发生振动而重新排布，同时原四维超球体的生成区域内的四维超球体颗粒继续下落，直至被三维容器捕捉的全部四维超球体颗粒的填充密度达到预设值，计算获取被三维容器捕捉的全部四维超球体颗粒的填充密度达到预设值时的球心坐标和球体半径；S4、根据被三维容器捕捉的全部四维超球体颗粒的最终位置坐标得出三维容器与超球体颗粒最终生成三维球体颗粒模型，并获取该三维球体颗粒模型中各个三维球体颗粒的球心坐标和球体半径；ii)当三维球体颗粒在三维容器中的填充密度≤0.5时，三维球体颗粒空间排布算法仅需进行上述步骤的S1、S2和S4即可，其中在步骤S2中，计算获取当三维容器的填充密度达到预设填充密度时被三维容器捕捉的各个四维超球体颗粒的最终球心坐标和球体半径。