CN101872485A - 曲面坐标值转换方法 - Google Patents

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Abstract

一种曲面坐标值转换方法，包括：接收曲面参数；根据接收的曲面参数计算基数据，并根据计算出来的基数据生成一个基数据的数据结构；根据接收的曲面参数及上述数据结构生成一个线性队列，以利用该线性队列中的数据进行平面矩阵布点；及根据上述的线性队列将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。本发明还提供一种曲面坐标值转换系统。本发明可以优化将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值的方法，加快坐标值的转换速度。

Description

曲面坐标值转换方法
技术领域
本发明涉及一种曲面处理方法，尤其涉及一种将曲面的坐标值由三维转换为二维的方法。
背景技术
在影像量测领域中，通常要进行曲面汇入、曲面编辑及曲面分析等操作。然而，曲面是比较抽象的图形，通常需要将曲面转化为点、线或者平面之后才能进行编辑、分析等操作。将曲面转化为点、线或者平面时，通常需要将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。
利用传统的方法将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值时，由于运算复杂，所以速度很慢，严重影响了对曲面编辑、分析等操作的效率。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种曲面坐标值转换方法，其可以优化将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值的方法，加快坐标值的转换速度。
此外，还有必要提供一种曲面坐标值转换系统，其可以优化将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值的方法，加快坐标值的转换速度。
一种曲面坐标值转换方法，包括：接收曲面参数；根据接收的曲面参数计算基数据，并根据计算出来的基数据生成一个基数据的数据结构；根据接收的曲面参数及上述数据结构生成一个线性队列，以利用该线性队列中的数据进行平面矩阵布点；及根据上述的线性队列将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。
一种曲面坐标值转换系统，包括：参数接收模块，用于接收曲面参数；基数据计算模块，用于根据接收的曲面参数计算基数据，并根据计算出来的基数据生成一个基数据的数据结构；平面矩阵布点模块，用于根据接收的曲面参数及上述数据结构生成一个线性队列，以利用该线性队列中的数据进行平面矩阵布点；坐标值转换模块，用于根据上述的线性队列将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。
相较于现有技术，本发明所提供的曲面坐标值转换方法利用曲面公式的内部特征分解运算，储存常用数据，以利用计算机的空间换取坐标值的转换时间。
附图说明
图1为本发明曲面坐标值转换系统较佳实施例的功能模块图。
图2为本发明曲面坐标值转换方法较佳实施例的实施流程图。
图3为图2中步骤S11详细流程图。
图4为图3中所生成的数据结构的曲线示意图。
图5为图2中步骤S12的详细实施流程图。
图6为图2中步骤S13的详细实施流程图。
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明曲面坐标值转换系统1较佳实施例的功能模块图。所述曲面坐标值转换系统1包括参数接收模块10，基数据计算模块11，平面矩阵布点模块12及坐标值转换模块13。
所述的参数接收模块10用于接收曲面参数。所述曲面参数包括曲面的控制点、权重及节点等。
所述的基数据计算模块11用于根据上述接收的曲面参数，利用一个B样条基函数计算出若干基数据，并根据该计算出来的基数据生成一个基数据的数据结构。
所述的平面矩阵布点模块12用于根据上述数据结构生成一个线性队列，以利用该线性队列中的数据进行平面矩阵布点。
所述的坐标值转换模块13用于根据上述的平面矩阵布点将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。
参阅图2所示，是本发明曲面坐标值转换方法较佳实施例的实施流程图。
步骤S10，参数接收模块10接收曲面参数。如上所述，所述曲面参数包括曲面的控制点、权重、节点等。
步骤S11，基数据计算模块11根据上述接收的曲面参数，利用一个B样条基函数计算出若干基数据，并根据该计算出来的基数据生成一个基数据的数据结构。计算基数据，并根据计算出来的基数据生成数据结构的详细流程图可以参见下述的图3所示。
步骤S12，平面矩阵布点模块12根据上述数据结构生成一个线性队列，以利用该线性队列中的数据进行平面矩阵布点。生成线性队列的详细流程图可以参见下述的图5所示。
步骤S13，坐标值转换模块13根据上述的线性队列将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值的详细流程图可以参见下述的图6所示。
参见图3所示，是图2中步骤S11，即计算基数据，并根据该计算出来的基数据生成基数据的数据结构的详细流程图。
步骤S110，所述的基数据计算模块11根据曲面参数中的节点参数确定一个二维UV平面的参数U、V的取值范围。所述节点参数是一系列的数值。该基函数计算模块11获取节点参数中的最大值与最小值，根据该最大值与最小值确定参数U、V的取值范围。
步骤S111，所述的基数据计算模块11将U、V的取值范围分别进行等分，以获得U、V在每一个等分点的取值，即每一个等分点对应一个(U，V)值，把各个等分点对应的(U，V)值分别带入到B样条基函数中，以求出多个对应的基数据N的值，即每一个(U，V)值对应一个基数据N的值。
步骤S112，所述的基数据计算模块11根据各个(U，V)值及对应的基数据N的值，生成一个数据结构，并保存该数据结构。所述数据结构指的是参数N、U、V之间的关系函数。该关系函数可以表现为图4所示的曲线图。利用该数据结构可以不用利用B样条基函数计算，就可以得到任何一组(U，V)值所对应的N值。
参阅图5所示，为图2中步骤S12，即进行平面矩阵布点的详细实施流程图。
步骤S120，所述的平面矩阵布点模块12根据曲面参数中的节点参数计算参数U、V的步长。如上所述，参数U，V是一个取值范围，其取值范围由节点参数中的最大值与最小值确定。参数U、V的步长是用U、V的取值范围除以节点的个数得到的。例如，参数U的取值范围为0～10，U方向的节点个数为20，则参数U的步长为0.5。
步骤S121，所述的平面矩阵布点模块12根据上述步长对参数U、V的值进行划分。
步骤S122，所述的平面矩阵布点模块12选择一组(U，V)值。
步骤S123，所述的平面矩阵布点模块12根据上述存储的数据结构得到该(U，V)值所对应的基数据N的值。
步骤S124，所述的平面矩阵布点模块12将该基数据N的值带入到NURBS公式中，求出该(U，V)值所对应的三维坐标值。
步骤S125，所述的平面矩阵布点模块12将该三维坐标值存储到一个线性队列中。
步骤S126，所述的平面矩阵布点模块12判断是否所有的(U，V)值都已经选择完毕。若有任何一组(U，V)没有选择，则返回上述的步骤S122。否则，若所有(U，V)都已经选择完毕，则进入步骤S127。
在步骤S127中，所述的平面矩阵布点模块12计算由上述线性队列中的数据所组成的各个平面的法向量之间的夹角。
步骤S128，所述的平面矩阵布点模块12判断上述每一个夹角是否都大于一个标准角度。该标准角度可以由用户定义。若所有的夹角都小于等于上述的标准角度，则结束该流程。否则，若有大于上述标准角度的夹角，则该流程进入步骤S129。
在步骤S129中，所述的平面矩阵布点模块12对夹角大于标准角度的两个平面进行插点操作。假设平面ABCD及平面CDEF之间的夹角大于上述标准角度。根据上述流程可知，该平面ABCD及平面CDEF为三维坐标平面。所述平面矩阵布点模块12首先将三维坐标平面ABCD及CDEF转换为二维坐标平面，在该二维坐标平面的中心处插一个点，再将该插点由二维转换为三维，完成所述的插点操作。
步骤S130，所述的平面矩阵布点模块12将上述插点的三维坐标值加入到上述的线性队列中。
参阅图6所示，是图2中步骤S13，即将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值的详细实施流程图。
步骤S131，所述的坐标值转换模块13在三维曲面上选择一点P。
步骤S132，所述的坐标值转换模块13计算该P点到线性队列中的数据所组成的各个平面之间的距离。
步骤S133，所述的坐标值转换模块13根据上述距离从上述各个平面中找到与P点最近的平面。
步骤S134，所述的坐标值转换模块13将该P点映射到上述最近平面上，得到一个映射点P`。
步骤S135，所述的坐标值转换模块13根据映射点P`在二维UV平面上找到对应的点P``。
步骤S136，所述的坐标值转换模块13获取该P``的坐标值。该P``的坐标值即为P的二维坐标值。
步骤S137，所述的坐标值转换模块13判断上述三维曲面上是否还有其他的点没有选择。若上述的三维曲面上有任何一个点没有选择，则流程返回步骤S131。否则，若该三维曲面上的所有点都已经选择完毕，则结束该流程。

Claims (8)

1.一种曲面坐标值转换方法，其特征在于，该方法包括：
参数接收步骤：接收曲面参数；
基数据计算步骤：根据接收的曲面参数计算基数据，并根据计算出来的基数据生成一个基数据的数据结构；
平面矩阵布点步骤：根据接收的曲面参数及上述数据结构生成一个线性队列，以利用该线性队列中的数据进行平面矩阵布点；及
坐标值转换步骤：根据上述的线性队列将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。
2.如权利要求1所述的曲面坐标值转换方法，其特征在于，所述的曲面参数包括：曲面的控制点、权重、节点。
3.如权利要求2所述的曲面坐标值转换方法，其特征在于，所述的基数据计算步骤包括：
根据节点参数的最大值与最小值确定二维UV平面的参数U、V的取值范围；
将U、V的取值范围分别进行等分，以获得U、V在每一个等分点的取值(U，V)，把各个等分点对应的(U，V)值分别带入到B样条基函数中，以求出对应的基数据N的值；及
根据(U，V)值及对应的基函数N的值，生成一个数据结构，并保存该数据结构。
4.如权利要求3所述的曲面坐标值转换方法，其特征在于，所述的平面矩阵布点步骤包括：
根据节点参数计算参数U、V的步长；
根据步长划分参数U、V的值；
选择一组(U，V)值；
根据存储的数据结构得到该(U，V)值所对应的基数据N的值；
将该基数据N的值带入到NURBS公式中，求出(U，V)值所对应的三维坐标值；
将该三维坐标值存储到一个线性队列中；
当有任何一组(U，V)没有选择时，返回选择一组(U，V)值的步骤；
当所有(U，V)都已经选择完毕时，计算由上述线性队列中的数据所组成的各个平面的法向量之间的夹角；
对夹角大于标准角度的两个平面进行插点操作；及
将上述所插的点的三维坐标值加入到上述的线性队列中。
5.如权利要求4所述的曲面坐标值转换方法，其特征在于，所述的插点操作包括步骤：
将夹角大于标准角度的两个平面由三维转换为二维；
在上述两个转换后的二维平面的中心处插一个点；及
将所插的点由二维转换为三维。
6.如权利要求4所述的曲面坐标值转换方法，其特征在于，所述的坐标值转换步骤包括：
在三维曲面上选择一点P；
计算该P点到线性队列中的数据所组成的各个平面之间的距离；
根据上述距离从上述各个平面中找到与P点最近的平面；
将该P点映射到上述最近平面上，得到一个映射点P`；
根据映射点P`在二维UV平面上找到对应的点P``；
获取该P``的坐标值，其中该P``的坐标值即为点P的二维坐标值；及
当上述三维曲面上还有其他的点没有选择时，返回在三维曲面上选择一点P的步骤。
7.一种曲面坐标值转换系统，其特征在于，该系统包括：
参数接收模块，用于接收曲面参数；
基数据计算模块，用于根据接收的曲面参数计算基数据，并根据计算出来的基数据生成一个基数据的数据结构；
平面矩阵布点模块，用于根据接收的曲面参数及上述数据结构生成一个线性队列，以利用该线性队列中的数据进行平面矩阵布点；及
坐标值转换模块，用于根据上述的线性队列将曲面的三维坐标值转换为二维坐标值。
8.如权利要求7所述的曲面坐标值转换系统，其特征在于，所述曲面参数包括：曲面的控制点、权重及节点。
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