三维曲面分割优化

2017-04-25程春隆振海成都理工大学信息与科学技术学院

数码世界 2017年4期

关键词：交线面片交点

程春隆振海成都理工大学信息与科学技术学院

三维曲面分割优化

程春隆振海成都理工大学信息与科学技术学院

针对三维曲面分割技术存在计算效率不高的问题，本文提出了一种在曲面分割过程中局部划分的方法。研究结果表明该方法能提高曲面分割的效率。

曲面分割三角网格面局部划分效率

1 引言

计算机硬件的不断发展，尤其是图形处理卡并行处理能力的提高，为三维地质模型的处理提供了很多方便，也大大的缩短了系统的响应时间，为用户提供了很多便利。在硬件不断发展的同时，模型规模与用户对模型精细程度的要求也在飞速提高，导致硬件的发展远远跟不上用户的要求。这就要求对曲面造型技术进行改进。

曲面分割是三维曲面造型方法之一，也是最常用到的一种造型技术。在曲面求交操作得到交线后，需要将交线上的点加入到曲面当中，这时曲面的拓扑结构发生了变化，需要重新生成曲面。本文提出了一种局部划分的方法，可以大大提高曲面分割的效率。

2 曲面分割

曲面分割是三维地质建模中最常用的操作之一，要对曲面进行分割就要给出一条分割线，在三维地质建模中这条线就是两个曲面的交线。曲面分割的处理过程为：第一步，对两个相交曲面进行碰撞检测，碰撞检测的主要目的是剔除参与求交曲面中不可能发生相交的三角形面片；第二步，曲面经剔除后剩余三角形面片的求交操作；第三步，将交线加入曲面并重新生成曲面。

其中当曲面中三角形的数量很大时，重新生成曲面时耗时巨大。实事上，除了交线附近的三角形的拓扑会发生变化外，其它大部分三角形的拓扑结构并没有发生变化，而局部重划分只对交线附近的三角形进行处理，这部分三角形只占整个曲面三角形数量很少的一部分，进而提高了曲面分割的效率。

3 网格面局部重划分

在将交线上的点加入网格面后，交线点集中的点与网格面中三角形的位置关系有三种情况：交点在顶点上、交点在边上与交点在三角形内，如图1所示。

图2 交点位于三角形顶点上

由于交点与三角形位置的不同，在局部划分时所做的操作也不同。当交点位于三角形顶点位置时（交点与三角形顶点重合），如图2所示，这也是最简单的一种情况。只需将该点插入到曲面顶点列表中即可。

当交点位于三角形边上时，直接将三角形中该边的两个端点之外的另一个顶点与交连接，形成新的两个三角形，如图3所示。具体操作是先将三角形t2从原网面中移除，将交点加入到网格面点集中，最后将三角形t21与t22加入到网面中；在划分完三角形t2后，要检查t2中交点所在的边是否有邻接三角形，如果有（如图4所示）也要对三角形t4做与t2类似的划分。