CN100483425C

CN100483425C - 多媒体数据的识别方法及其程序

Info

Publication number: CN100483425C
Application number: CNB2004800125923A
Authority: CN
Inventors: 加藤昌也; 加濑究; 山田知典
Original assignee: Independent Administrative Institution Physical Chemistry Institute
Current assignee: Independent Administrative Institution Physical Chemistry Institute; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2024-05-10
Also published as: EP1624394A1; US7620528B2; EP1624394A4; US20060267974A1; JP4349562B2; JP2004334640A; CN1784683A; WO2004100024A1

Abstract

具有外部数据取得步骤(S1)、外部数据输入步骤(A)、单元分割步骤(B)、单元区分步骤(C)、空间区分步骤(D)、仿真步骤(S3)和输出步骤(S4)。在单元区分步骤(C)中，将边界单元(13a)区分为具有利用边界数据将棱线或顶点切断的切断点的单元、以及在不同层次的单元相接触的部分的较大单元上与不同层次的单元相接触的部分存在切断点的单元，而且，对每一个单元的顶点进行媒体编号。

Description

多媒体数据的识别方法及其程序

技术领域

本发明涉及判定是2维或3维边界面的内侧还是外侧的多媒体数据的识别方法及其程序。

背景技术

在研究开发、技术开发的现场，CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)、CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)、CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)和CAT(Computer Aided Testing，计算机辅助测试)等分别作为设计、加工、分析和试验的仿真手段使用。

此外，作为连续仿真的C-仿真(Coorporative Simulation)、考虑了加工工艺的A-CAM(高级CAM)、和精度极高的D-制造(Deterministic fabrication：确定性制造)等也得以普及。

在上述现有的仿真方法中，对象物的边界面具有重要的意义，例如，普遍使用边界去表现对象物，边界面的内部均匀处理。这时，需要一种判定是2维或3维边界面的内侧还是外侧的识别方法。

作为现有的内外判定方法，已知的有：(1)光线交叉法(2)使用了边界跟踪的区域生长(扩张)法(3)图像处理中的光栅跟踪(4)多方向跟踪(5)Curless的方法(6)使用了八叉树的Szeliski的方法或Pulli的方法、以及专利文献1及专利文献2等。此外，与本发明有关的专利文献3和专利文献4正在申请中。

【专利文献1】

特开平9-81783号公报

【专利文献2】

特开平8-153214号公报

【专利文献3】

特开2002-230054号公报

【专利文献4】

特开平2002-142260号公报，未公开

(1)区域生长(扩张)法(Ray crossings method)是当具有输入边界面时，从某一点发出的光线(半直线)和边界的交点或是奇数，或是偶数，若是偶数，则判别出光线的视点是在物体的外部，若是奇数，则判别是在物体的内部。该区域生长(扩张)法例如公开在“Computational geometry in C second edition”(J.O’Rourke，p.246，Cambridge University Press，1998)中。

区域生长(扩张)法在光线和边界偶然相接触时，因出现重根，本来应该是2个交点却变成1个交点，故不能适用，在边界条件不完备(利用CAD数据等不同的软件读入时表现的形式不同、或主要因数值误差而引起数据的缺少)的情况下也不能适用。

(2)使用了只给出边界条件的图像处理中的边界跟踪的区域生长(扩张)法例如公开在“数字图像处理”(Rosenfeld & Kak长尾译，近代科学社，pp.353～357)中，但存在由于需要全部进行处理，故速度慢、以及当表面信息不完备时不能正确识别等问题。

(3)图像处理中的光栅跟踪同样公开在“数字图像处理”、p.334中，是一种一边沿X轴等坐标轴扫描单元一边跟踪边界或被边界包夹的区域的方法。但是当将不完备(不能形成闭合曲面)的边界条件作为量化后的图像时仍然不能进行正确的识别。

(4)作为避免上述问题的方法，虽然有多方向跟踪(同p.332)的方法，但是效率低。

(5)反向工程(根据一组测定点重新建立表面信息的方法)领域中Curless的方法是使用规则排列的测定点和相对测定对象的多个照相机的方向等外部信息，用整个场去定义基于距离的隐函数，再重新建立表面信息的较好的方法，其公开在“A volumetric methodfor building complex models from range images.”(B.Curlessand M.Levoy，In proceedings of SIGGRAPH’96，pages 303-312，August 1996)中。

但是，Curless的方法在必须进行所有单元的距离场计算这一点上具有数据量和计算时间方面的缺陷。此外，还存在对于比单元尺寸薄的结构或在锐角面不能正确计算出距离函数等精度上的问题。这在识别时将导致误判断。

(6)使用了八叉树的Szeliski的方法(R.Szeliski.“Rapidoctree construction from image sequences.”或Pulli的方法(“Robust meshes from multiple range maps.”K.pulli，T.Duchamp，H.Hoppe，J.McDonald，L.hapiro，W.Stuetzle.Proceedings of International Conference on RecentAdvances in 3-D Digital Imaging and Modeling，May 1997，pages205-211.)是将已取得的若干对象的范围数据(距离数据)和已使用八叉树将空间分割后的单元之间的关系分成内部、外部和边界3种类型后，再建立边界的方法。这些方法因对各单元使用投影(projection)操作，故存在处理复杂、费时间和投影操作中的计算不稳定的问题。

专利文献1的“有限元素模型处理系统及其方法”是判定作为判定对象的分割元素的面积、以及将该分割元素各边的节点与判定对象的节点作为顶点的各三角形面积的和是否一致的方法。但是，该方法存在着当边界信息不完备时不能适用的问题。

专利文献2是使用体素(voxe1)进行内外判定的方法，但是，存在不能进行分层次处理和由于使用数据的反转处理而只能处理2个媒体的局限。

专利文献4的“边界数据的内外判定方法及其程序”因数据的保存方式以专利文献3记载的“1个单元最多只能有2个媒体”为准，故若从整体上能处理多媒体的1个单元来看，最多只能处理2个媒体。因此，当要表现处理多媒体所需要的3个以上的媒体相接触的状态时，存在着为了使该部分满足条件而必须细分到一定的程度，否则就不能正确地表现的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的。即，本发明的目的在于提供一种识别方法及其程序，对边界条件不完备的情况具有很强的适应性，即使边界信息不完备也能进行识别，处理时间短，速度快，计算机容易安装，不用担心将不同的空间分类为1个空间中，对于多重空间也可以适用。

由此，可以应用于：(1)结构分析、大变形分析、热·流体分析、流动分析、除去加工、添加加工、变形加工的仿真(2)人体等生物体和人工物体混存的物体的仿真、检查、人工物体的设计、加工(3)地壳或建筑物等自然物体和人工物体混存情况下的设计、分析、加工、组装和检查等各种应用。

若按照本发明，可以提供一种多媒体数据的识别方法，其特征在于：

使用了计算机的仿真处理是从取得外部数据(12)到经八叉树分割处理过程存储了该外部数据的单元数据的存储以及使用了该单元数据的仿真处理的一系列处理，其特征在于，包括：取得由对象物(1)的边界数据和物性值构成的外部数据(12)的外部数据取得步骤(S1)；将该外部数据(12)输入到计算机中的外部数据输入步骤(A)；将上述外部数据分割成边界平面正交的长方体单元(13)的单元分割步骤(B)；将分割后的各单元区分为包含边界数据的边界单元(13a)和不包含边界数据的非边界单元(13b)的单元区分步骤(C)；将上述各单元的各顶点区分成利用边界数据隔开的多个空间的空间区分步骤(D)；使用上述每一个单元的物性值进行仿真的仿真步骤(S3)、和输出其结果的输出步骤(S4)，

在上述单元区分步骤(C)中，将边界单元(13a)区分为具有利用边界数据将棱线和顶点切断的切断点的单元、以及在不同层次的单元相接触部分的较大单元中与不同层次的单元相接触的部分存在切断点的单元，而且，对每一个单元的顶点进行媒体编号。

此外，若按照本发明，可以提供一种多媒体数据的识别程序，该程序用于使用计算机执行下述步骤：输入由对象物的边界数据构成的外部数据(12)的外部数据输入步骤(A)；将上述外部数据分割成边界平面正交的长方体单元(13)的单元分割步骤(B)；将分割后的各单元区分为包含边界数据的边界单元(13a)和不包含边界数据的非边界单元(13b)的单元区分步骤(C)；将上述各单元的各顶点区分成利用边界数据隔开的多个空间的空间区分步骤(D)。

若按照上述本发明的方法及其程序，由于在单元分割步骤(B)中将所有的外部数据(12)分割成边界平面正交的长方体单元(13)，并在单元区分步骤(C)中将分割后的各单元区分为边界单元13(a)和非边界单元13(b)，故即使边界信息不完备，外部数据(12)也必然区分为边界单元13(a)或非边界单元13(b)。

此外，长方体单元(13)由于比原来的边界数据大，故通过将只包含一部分边界数据(例如1个点)的数据作为边界单元13(a)，则边界数据必然包含在边界单元13(a)中。进而，即使数据缺少等边界信息不完备，只要该缺少部分的大小比长方体单元(13)小，则含有缺少数据的边界数据也必然包含在边界单元13(a)中。

因此，本发明的识别方法及其程序对边界条件不完备的情况具有很强的适应性，即使边界信息不完备也能进行识别。

进而，通过设置在不同层次的单元相接触部分的较大的单元上与不同层次的单元相接触的部分存在切断点的单元(连接单元)，由此不会在出现层次差的部分引起边界的不匹配，就可以只对必要的部分进行细分，并能够控制必要的存储器的增加，进行高速处理。

此外，因每一个单元顶点都有媒体编号，故可以进行更详细的识别。

若按照本发明的最佳实施形态，上述空间区分步骤(D)由非边界单元设定步骤(D1)和边界单元设定步骤(D2)构成，其中，在非边界单元设定步骤(D1)中，在所有的非边界单元中对每一个由边界数据隔开的空间设定不同的空间号码；在边界单元设定步骤(D2)中，对边界单元的各顶点设定不能用边界数据隔开的相邻的非边界单元的空间号码。

若按照该方法，通过只对所有的长方体单元(13)各进行1次非边界单元设定步骤(D1)和边界单元设定步骤(D2)，就可以将所有单元的各顶点区分成利用边界数据隔开的多个空间。

因此，即使单元个数n很大，处理时间也仅仅在0(n)的数量级上(与n成正比)，可以进行高速处理。

此外，计算步骤简单，编程或者安装到计算机上都很简单。

进而，由于对用边界单元(13a)隔开的多个空间附加不同的空间号码k，故不用担心会将不同的空间归类为1个空间，也可以适用于多重空间。

此外，在上述边界单元设定步骤(D2)中，将和边界数据一致的顶点设定为相邻的2个非边界单元的空间号码中的某一个。

由此，可以将与包含在2个非边界单元中的边界数据一致的顶点设定为某一个空间号码，并将单元的所有顶点分别区分成单一的空间。

此外，在上述单元分割步骤(B)中，利用八叉树分割对长方体单元(13)再进行分割，直到得到足够的能重新构成边界形状元素的切断点，其中，所述边界形状元素构成包含在外部数据中的边界面。在上述单元区分步骤(C)中，最好将边界单元(13a)区分为具有利用边界数据将棱线或顶点切断的切断点的单元、以及在不同层次的单元相接触部分的较大单元中与不同层次的单元相接触的部分存在切断点的单元。

利用该方法，通过八叉树分割，可以适用于V-CAD数据。

此外，在上述单元分割步骤(B)中，最好将体素数据分割成相同大小的长方体单元(13)。

利用该方法，通过等分割，可以处理通常的体素数据。

上述非边界单元设定步骤(D1)按顺序反复在X、Y、Z3个方向进行，或者利用递归处理，按顺序扫描所有的上述长方体单元(13)。

在体素数据的情况下，通过按顺序反复在X、Y、Z3个方向进行，在V-CAD数据的情况下，通过递归处理，能够按顺序无遗漏地扫描所有的上述长方体单元(13)。

通过以下参照附图进行的说明，本发明的其他目的及有利的特征将更加明确。

附图说明

图1是本发明的多媒体数据的识别方法的流程图。

图2A和图2B是2维空间区分步骤(D)的模式图。

图3是表示单元种类和切断点位置的图。

图4是用3维来表示连接单元的图。

图5是表示单元的探索顺序的图。

图6是非边界单元的最初的号码设定的说明图。

图7是非边界单元的下一个号码设定的说明图。

图8是边界单元C的最初的号码设定的说明图。

图9是非边界单元D的下一个号码设定的说明图。

图10是对边界单元E的最初设定的第2模式图。

图11是对边界单元J的初始设定的第3模式图。

图12是对新的非边界单元K设定号码的说明图。

图13是对剩下的单元进行编号的说明图。

图14是根据已设定完成的周围的值对不明之处编号的说明图。

图15是对顶点切断点部分进行编号的说明图。

图16是面上点周围的编号方法的说明图。

图17是外侧顶点的号码。

图18是确定漏斗内侧的号码的说明图。

图19是确定剩余顶点的号码的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明的发明者等此前提出并申请了“形状和物性相结合的立体数据的存储方法”(专利文献3)。该方法涉及立体数据的存储方法，可以用较小的存储容量存储形状和物性相结合的立体数据，由此，可以一维地管理物体的形状、结构、物性信息和履历，用相同的数据管理与从设计到加工、组装、试验和评估等一连串的工序有关的数据，可以一维地实现CAD和仿真。将该方法的数据称作“V-CAD数据”，将使用了该数据的设计或仿真称作“体CAD”或“V-CAD”。

本发明的多媒体数据的识别方法特别适用于V-CAD数据，但不限于此，同样可以适用于通常的体素数据。

首先，说明本发明中的用语。

将存在作为输入的边界(表面)数据时分割成体素或八叉树的八分仪等3维空间的长方体表面及其内部的区域称作“单元(cell)”，称表面信息保存在单元时的单元为“边界单元(boundary cell)”，将不具备表面信息的单元称作“非边界单元(non-boundary cell)”(专利文献3的“内部单元(inner cell)”)。

再有，如后面所述，本发明将边界单元区分为原来的边界单元和连接单元。

设作为对象的3维空间是具有有限扩展的空间(称作“体积世界(volume world)”或仅称作“世界(world)”)，世界是无论边界单元还是非边界单元都没有间隙，并且单元内部的扩展被不重复地覆盖(胞腔复形(cell complex))。

换言之，边界单元是构成单元的单元内部、作为单元边界的面、棱和顶点中的任何一处具有与输入边界数据的交点的单元，除此之外全部是非边界单元。相邻单元之间，不管其种类如何，都只共享单元边界。将在具有作为边界的2维流形的3维内部所填充的物体称作“空间”。当各空间互不连接时，认为是不同的空间。因此，指定由闭合曲面表现的边界(表面)所包围的部分(点集合)，在现实世界中作为限定相同材料的物体的单位使用。相反，将区别不同空间的界面称作“边界(Boundary：与数学上使用的边界的定义相同)”或者称为“表面”。

图1是本发明的多媒体数据的识别方法的流程图。如该图所示，本发明的方法是在使用了计算机的结构分析、大变形分析、热·流体分析、流动分析、除去加工、添加加工或变形加工的仿真处理中进行的从外部数据(12)的取得到经八叉树分割处理过程存储该外部数据的单元数据的存储、以及使用了该单元数据的仿真处理的一系列处理，由外部数据取得步骤(S1)、外部数据输入步骤(A)、单元分割步骤(B)、单元区分步骤(C)、空间区分步骤(D)、仿真步骤(S3)和输出步骤(S4)构成。

外部数据取得步骤(S1)取得由对象物1的边界数据和物性值构成的外部数据12。

在外部数据输入步骤(A)中，将在外部数据取得步骤S1中取得的由对象物1的边界数据和物性值构成的外部数据12输入到存储了本发明的方法的计算机等中。在单元分割步骤(B)中，将外部数据(12)分割成边界平面正交的长方体单元13。长方体单元13除了长方体单元之外，也可以是立方体单元。

在单元区分步骤(C)中，将分割后的各单元区分为包含边界数据的边界单元13a和不包含边界数据的非边界单元13b。边界单元13a包含后述的连接单元。

在空间区分步骤(D)中，将各单元13的各顶点区分成利用边界数据隔开的多个空间。

在仿真步骤(S3)中，使用每一个单元的物性值，例如进行设计、分析、加工、组装和试验等仿真。在输出步骤(S4)中，例如将仿真结果输出给打印机或外部NC装置等。

当将本发明的方法用于V-CAD数据时，在单元分割步骤(B)中，利用八叉树分割再进行分割，直到得到足够的能重新构成边界形状元素的切断点，其中，所述边界形状元素构成包含在外部数据中的边界面，在单元区分步骤(C)中，将边界单元13a区分为具有利用边界数据将棱线或者顶点切断的切断点的单元、和在不同层次的单元相接触的部分中较大的单元中与不同层次的单元相接触的部分存在切断点的单元，而且，对每一个单元的顶点进行媒体编号。

此外，当适用于通常的体素数据时，在单元分割步骤(B)中，分割成相同大小的长方体单元13。

图2A和图2B是2维空间区分步骤(D)的模式图。如图1和图2A及图2B所示，空间区分步骤(D)由非边界单元设定步骤(D1)和边界单元设定步骤(D2)构成。

在非边界单元设定步骤(D1)中，对所有的非边界单元13b设定由边界数据11隔开的每一个空间均不相同的空间号码。空间号码K例如是1、2、3...的整数，可以采用从小到大的顺序。

此外，在该步骤(D1)中，在X、Y、Z3个方向依次反复进行，或者利用递归处理按顺序扫描所有的长方体单元13。在该扫描中，当通过边界单元13a时，设定不同的空间号码(例如K＝K+1)。此外，当在扫描中对未被边界数据隔开的相邻单元设定了空间号码时，可以重新设定为较小的空间号码。

在边界单元设定步骤(D2)中，将边界单元13a的各顶点设定成不能用边界数据隔开的相邻的非边界单元13b的空间号码。此外，在该步骤(D2)中，将和边界数据一致的顶点设定成相邻的2个非边界单元的空间号码中的某一个。

在非边界单元设定步骤(D1)中，当使用于通常的体素数据时，按顺序反复在X、Y、Z3个方向进行，此外，在使用于V-CAD数据的情况下，通过递归处理，按顺序扫描所有的长方体单元13。

作为输入数据，需要空间的边界信息和用来分割世界的最小分辩率。边界信息允许出现变换或计算结果缺少部分信息的情况。

从外部输入的外部数据12是利用表示多面体的多边形数据、使用于有限元素法的四面体或六面体元素、3维CAD或CG工具中使用的曲面数据、或用部分平面或曲面构成其他立方体表面的信息来表现的数据。

外部数据12除了上述数据之外，也可以是通过V-CAD独自的接口利用人工输入直接生成的数据、测试机或传感器和数字化仪器等的表面数字化数据、CT扫描仪或MRI以及一般体绘制中使用的体素数据等具有内部信息的体数据。

输出数据是由对每一个空间贴上了不同标签的2维流形的边界和尺寸在最小空间分辩率以上的单元构成的V-CAD数据。该V-CAD数据具有由直接具有边界的单元(边界单元)和不具有边界的单元(非边界单元)填充的全部空间。

在图2A和图2B中，“标签”作为用来区别空间的号码(空间号码)使用。此外，预先在单元区分步骤(C)中判定单元的种类(边界单元或内部单元)。可以简单地判定各单元内部(包含单元的边界)和作为输入的边界信息有没有交点。

上述本发明的方法是以单元为单位的处理，是将刚才利用顶点、棱、面相邻只追寻内部单元的范围全部作为相同的空间的方法，只要不被边界单元完全包围，就是相同的空间。因此，具有以下特征：

(1)因为进行局部处理即可，所以与利用区域生长法进行识别相比更有效，因为即使边界信息不完备，与使用边界信息(surface：表面)的光线交叉法相比也能够进行识别，故其为更有效。

(2)与使用图像处理的边界跟踪的区域生长法相比，速度高(若设单元数为n，则处理时间为0(n)的数量级)。

(3)安装简单。

(4)安全(不会将不同空间的混存归类为1个空间)。

(5)因使用局部信息进行生长直到被边界单元包围，故即使对于多空间(多重空间)(作为边界单元是非流形的连接)也可以适用。

【实施例】

下面，说明本发明的实施例。

图3是表示单元种类和切断点位置的图。在该图中，1个四方块表示1个单元。这里，用较大的单元和较小的单元来表现2个层次。此外，黑点●表示切断点，连接黑点的线表示KTC面(单元内面)、即边界数据。

(单元的种类)

单元的种类可以区分为非边界单元、边界单元和连接单元。

“非边界单元”是指1个切断点都没有的单元。此外，“边界单元”是指具有1个以上切断点的单元。进而，“连接单元”是指在不同层次的单元相接触部分的较大单元中与不同层次的单元相接触的部分存在切断点的单元。

边界单元只在单元棱上和顶点上具有切断点。此外，边界单元在多数情况下，具有边界数据未必就具有单元内面。在图3中，单元E因具有切断点b故为边界单元，但由于只在该点上与边界相接触，故在单元内部不存在边界数据。

“连接单元”在具有切断点这一点上只是边界单元1种，但可以在层次差部分的面上具有切断点这一点与边界单元有所不同。

在图3中，单元B、C、H、K相当于产生层次差部分的较大单元。其中，单元B是没有切断点的非边界单元。此外，单元K虽然有切断点，但因该切断点不在产生层次差的面上，故还是边界单元。在该图中，只有单元C、H，其切断点在产生层次差的面上，是连接单元。

(切断点的位置)

切断点在单元棱上、单元顶点上以及连接单元的情况下配置在单元面上。在图3的例子中，切断点a若从连接单元C一侧观察，则是单元面上的切断点，若从小单元F观察，则是单元棱上的切断点。切断点b若从连接单元H一侧观察，则是单元面上的切断点，若从小单元E、G观察，则是顶点上的切断点。其他的切断点全部变成单元棱上的切断点。

再有，由于图3是用2维来表现的，故连接单元C、H的切断点难以区分是棱上还是面上，但如图4的C2所示，在3维图形上其位于面上。

图4是用3维表示连接单元的图。在该图中，切断点C2若从较小的单元观察则变成位于单元棱上的切断点，但若从左侧较大的单元观察，则该位置位于单元面上。为了在较大单元一侧表现该切断点的存在，能将切断点置于该单元面上的是“连接单元”。

同样，切断点C4变成位于4个小单元各自的顶点上的切断点，但在该图中，在省略的其右侧的较大连接单元中，则变成面上的切断点。

图5是表示单元的探索顺序的图。如该图所示，基本的探索顺序在单元(X，Y)的部分，首先在使X的部分增加的方向上向相邻的单元移动，一旦到达端部，就将X复位(置0)，使Y加1。

图6是非边界单元最初的号码设定的说明图。如该图所示，首先对最初的非边界单元A附加号码(此时为1)。在该图中，写在单元正中央，但实际上对各顶点附加号码。将该号码作为“当前号码”记住。

图7是非边界单元的下一个号码设定的说明图。如该图所示，在非边界单元B的情况下，调查当前号码(此时为1)和设定在相邻单元的号码，并附加这些号码中的最小的号码(此时为1)。

图8是边界单元C最初的号码设定的说明图。如该图所示，边界单元C的情况下，当对相邻单元A附加了号码(此时为1)时，只对位于相邻单元和共享位置上的顶点附加号码(此时为1)。此外，由于已到达边界，故将“当前号码”作为下一个号码2。进而，作为“使用完毕号码”将2存储起来。

图9是非边界单元D的下一个号码设定的说明图。虽然当前号码变成2，但如该图所示，由于具有在相邻单元A、B、C上设定了1的单元，故这里置1。此时，设“当前号码”为1，同时，在变换表中记录“2→1”的变换信息。

按照图9的顺序，当前号码回到1，但2有可能在别处使用。所谓现在未使用但可能过去使用过的号码，如果只看“当前号码”则不会明白。此外，虽然通过调查登录完毕的所有单元即可明白，但其效率很差。因此，为了提高效率，将已使用到哪一个号码作为“使用完毕号码”存储起来。

图10是对边界单元E的最初设定的第2模式图。该边界单元E根据左和下的相邻单元D、B，可以对3个顶点进行号码设定，但只有右上的顶点不明确。此外，由于是边界单元，故和图6一样，分别重新设置当前号码和使用完毕号码。这里，对每一个边界单元分别更换号码，上面的5个边界单元E、F、G、H、I增加5个号码，当前号码虽然还是1，但使用完毕号码却变成7。

图11是对边界单元J的最初设定的第3模式图。从上数第2个左端的边界单元J的周围没有附加号码的单元，故所有顶点的号码还是不知道。这时，由于进行当前号码的更换，故当前号码为8，使用完毕号码也是8。

图12是向新的非边界单元K设定号码的说明图。非边界单元K因其周围不存在设置了新号码的非边界单元、或对公共切断点设置了号码的边界单元，故设置当前号码(此时为8)。此外，在该时刻，在与周围的边界单元共享的顶点上，不对边界单元侧的顶点设定媒体号码。

图13是对剩下的单元进行编号的说明图。对于剩下的单元，和以前的情况一样，在已知的范围内对顶点附加号码。在到此为止的简单附加的范围内，能够对所有的单元(的顶点)附加号码。

图14是根据已设定完毕的周围的值对不明之处进行编号的说明图。以设定完毕的号码和单元内面的位置为基础对不明确的顶点附加号码。

注意左端从下数第2个单元C。号码不明确的顶点是左上和右上2个点。其中，左上的顶点在相邻顶点2处中的1处(左下的顶点)设置了号码，在连接该2个顶点的棱上没有切断点。因此，该2个顶点看成是属于相同的区域，并设置号码1。

右上的顶点在相邻顶点的2处附加了号码(左上的顶点在前一步骤中已附加了号码)，但在连接这2个顶点的棱上，由于有切断点，故属于与这些顶点不同的区域，因此不附加号码。

其次，调查相邻的单元。右邻、右斜上方和上面3个单元F、J、K-共享顶点，但附加了号码的顶点只有右斜上方的单元K(号码8)。因此，设置该号码。

再有，由于使用2维进行说明，故省略面上的切断点。面上切断点部分的例子将在后面叙述。

图15是对顶点切断点部分进行编号的说明图。在该图中，说明对小单元中右下的单元E的号码不明确的顶点附加号码的情况。

该单元E的未附加号码的顶点只有右上的顶点，在该顶点上有切断点。对该单元E剩余的顶点全部设置了1。因该单元不存在单元内面，故右上的顶点和其他的顶点可视为全部包含在同一区域中，右上的顶点和其他的顶点同样，也设置1。

对小单元中右上的单元G的号码不明确的顶点附加号码。

该单元G包括没有切断点的号码不明确的顶点、和有切断点的号码不明确的顶点。没有切断点的点通过与共享顶点的相邻单元的比较可知，可以设置8(左上的顶点根据上面或左面的单元顶点进行判断，右上的顶点根据已设置了号码的同一单元的左上的顶点或上面的单元进行判断)。

再有，根据单元内面的位置、棱上切断点的关系，不能说在该单元G中附加了唯一号码的左下的顶点和剩下的顶点包含在同一区域内，所以不附加1。具有右下方的切断点的某顶点因为有切断点，故该切断点位置是区域的边界，不能说附加和相邻单元相同的号码即可。因此，调查通过该顶点的KTC面的方向。在KTC面的方向中，由于8号媒体方向的区域较大，故该顶点包含在8号。

图16是面上点周围的编号方法的说明图。在该图中，省略了一部分较大的单元，考虑表现了漏斗形状的KTC面(边界数据)。左边较大的形成漏斗的口，细小部分位于右侧的小单元的中心位置。

通过按照图15之前例示的顺序调查周围单元的顶点，可以找到位于漏斗外侧的顶点的号码，但漏斗内侧因与相邻单元之间均存在着切断点，故不能指定号码。

图17是外侧顶点的号码(将开口的部分作为1，将筒子部分的外侧作为2号)。

图18是确定漏斗内侧号码的说明图。注意顶点a。该顶点a位于连接单元A的面上。注意包含该点的面的对面之单元面的4个顶点b，分别用箭头线将该4个顶点b和顶点a_连接。若这些线不和KTC面(边界数据)交叉，则位于该线前端的顶点b和顶点a属于同一区域，所以，附加和对方的顶点相同的号码。在该例子中，顶点a是1号。

当4个顶点全部是其他区域时，则找出位于该单元的其他连接面(具有将边界单元定位为连接单元的面上切断点的面)的面上的相邻单元的顶点，将它们和线连接起来，找出位于同一区域的顶点。

图19是剩下的顶点的号码确定的说明图。若将位于与连接单元A的边界上的顶点a的号码确定为1，则后面将各小单元的调查顶点的相邻关系时依次剩下的顶点(图17中的顶点c)也确定为1号。

再有，本发明不限于上述实施形态，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以进行种种变更。

若按照上述本发明的方法，在单元分割步骤(B)中，将所有的外部数据12分割成边界平面正交的长方体单元13，将在单元区分步骤(C)中分割后的各单元区分为边界单元13a和非边界单元13b，故外部数据12即使边界信息不完备，也必然区分为边界单元13a或非边界单元13b。

此外，长方体单元13由于比原来的边界数据大，故通过将只包含一部分(例如1个点)边界数据的单元作为边界单元13a，则边界数据必然包含在边界单元13a中。进而，即使数据缺少、边界信息不完善，只要该缺少部分的大小比长方体13的大小小，则包含缺少数据的边界数据也必然包含在边界单元13a中。

因此，本发明的方法及其程序具有下述优良效果：对于边界信息不完备的情况具有很强的适应性，即使边界信息不完备也能进行识别，处理时间短，速度快，计算机容易安装，不用担心将不同的空间归类在1个空间中，对于多重空间也可以适用。

因此，可以应用于：(1)结构分析、大变形分析、热·流体分析、流动分析、除去加工、添加加工、变形加工的仿真(2)人体等生物体和人工物体混存的物体的仿真、检查、人工物体的设计、加工(3)地壳或建筑物等自然物体和人工物体混存情况下的设计、分析、加工、组装和检查等各个方面。

Claims

1.一种多媒体数据的识别方法，其特征在于：使用了计算机的仿真处理是这样的一系列处理，从取得外部数据(12)到经八叉树分割处理过程存储了该外部数据的单元数据的存储内容以及使用了该单元数据的仿真处理，包括：取得由对象物(1)的边界数据和物性值构成的外部数据(12)的外部数据取得步骤(S1)；将该外部数据(12)输入到计算机中的外部数据输入步骤(A)；将所述外部数据分割成边界平面正交的长方体单元(13)的单元分割步骤(B)；将分割后的各单元区分为包含边界数据的边界单元(13a)和不包含边界数据的非边界单元(13b)的单元区分步骤(C)；将所述各单元的各顶点区分成利用边界数据隔开的多个空间的空间区分步骤(D)；使用所述各单元中每一个单元的物性值进行仿真的仿真步骤(S3)；和输出仿真步骤(S3)的结果的输出步骤(S4)，

在所述单元区分步骤(C)中，将边界单元(13a)区分为具有利用边界数据将棱线或顶点切断的切断点的单元、以及在不同层次的单元相接触部分的较大单元中与不同层次的单元相接触的部分存在切断点的单元，而且，对每一个单元的顶点进行媒体编号，

所述空间区分步骤(D)由下述步骤构成，即：非边界单元设定步骤(D1)，在所有的非边界单元设定因每一个由边界数据隔开的空间的不同而异的空间号码；边界单元设定步骤(D2)，将边界单元的各顶点设定为不能用边界数据隔开的相邻的非边界单元的空间号码。

2.权利要求1记载的多媒体数据的识别方法，其特征在于：在所述边界单元设定步骤(D2)中，将和边界数据一致的顶点设定成相邻的2个非边界单元的空间号码中的某一个。

3.权利要求1记载的多媒体数据的识别方法，其特征在于：在所述单元分割步骤(B)中，利用八叉树分割对长方体单元(13)再进行分割，直到得到足够的能重新构成边界形状元素的切断点，其中，所述边界形状元素构成包含在外部数据中的边界面。

4.权利要求1记载的多媒体数据的识别方法，其特征在于：在所述单元分割步骤(B)中，将体素数据分割成同一大小的长方体单元(13)。

5.权利要求1记载的多媒体数据的识别方法，其特征在于：在所述非边界单元设定步骤(D1)中，按顺序反复在X、Y、Z3个方向进行，或者利用递归处理按顺序扫描所有的所述长方体单元(13)。