CN107437270B - 一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法，属于核分析技术领域，包括：S1、输入蒙特卡罗几何模型，并遍历几何模型中所有的几何体，生成与各几何体对应的包围盒；S2、为模型中所有几何体分别设置唯一对应颜色，并利用与几何体对应的颜色为与几何体对应的包围盒着色；S3、生成包围盒的截面图像；S4、对包围盒截面图像颜色进行统计，得到包围盒截面图像颜色列表；S5、根据几何体与设置颜色的对应关系，基于包围盒截面图像颜色列表，获得与截面相交的几何体列表；S6、根据所述与截面相交的几何体列表，生成对应的几何体截面图像。本发明可避免包围盒截面与大量几何体的相交、裁剪运算，提高了模型检查效率。

Description

一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法

技术领域

本发明涉及核分析技术领域，特别涉及一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法。

背景技术

高保真数值模拟在核系统设计优化与安全评估中起到越来越重要的作用，例如：先进反应堆的设计、现有反应堆延寿、减少核废料与提高燃料利用率以及全过程安全评估等。但随着社会对核能安全的关注及新型核能系统的发展，高保真数值模拟需求的迫切性日益突出。

对于核系统的高保真模拟，相比于确定论方法，蒙特卡罗方法具有集合描述能力强、计算精度高等显著优势。但是对于一般核能系统，特别是热核聚变反应堆这样的装置，其结构及其复杂，有上万个部件系统，在百米级装置内部结构需要精细到毫米级的核装置。由于核装置结构的复杂性，在进行这些装置的分析前，需要建立与这些核能对应的蒙特卡罗粒子输运计算模型，并且在建模完成之后对模型进行检验以保证计算分析的正确性。

在传统的基于蒙特卡罗几何追踪方法的二维截面图像生成过程中，是通过截面图像来检查分析蒙特卡罗几何模型的正确性。但是对于复杂的蒙特卡罗模型，单个截面图像的生成涉及成千上万的几何体，计算消耗大，可视化效率低下，模型检查困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法，以提高几何体模型二维截面图像的生成速度。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法，其特征在于，包括：

S1、输入蒙特卡罗几何模型，并遍历几何模型中所有的几何体，生成与各几何体对应的包围盒；

S2、为模型中所有几何体分别设置唯一对应颜色，并利用与几何体对应的颜色为与几何体对应的包围盒着色；

S3、根据着色后的包围盒生成包围盒的截面图像；

S4、根据包围盒的截面图像，对包围盒截面图像颜色进行统计，得到包围盒截面图像颜色列表；

S5、根据几何体与设置颜色的对应关系，基于包围盒截面图像颜色列表，获得与截面相交的几何体列表；

S6、根据所述与截面相交的几何体列表，生成对应的几何体截面图像。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明在获得几何体截面图像之前，通过包围盒截面图像的生成，基于像素值截取可能参与包围盒截面图像生成的几何体，通过该几何体过滤掉其它未参与包围盒截面生成的几何体，避免包围盒截面与大量几何体的相交、裁剪运算，提高了含有大量几何体模型的截面图像生成速度，提高了模型检查效率。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是本发明中基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法的流程示意图；

图2是本发明中一几何模型示意图；

图3是本发明中根据几何模型中各几何体生成的包围盒示意图；

图4是本发明中生成的包围盒截面图像示意图；

图5是本发明中生成的几何体截面图像示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法，包括如下步骤：

S1、输入蒙特卡罗几何模型，并遍历几何模型中所有的几何体，生成与各几何体对应的包围盒；

具体地，对图2所示的几何模型进行遍历，生成与各几何体对应的包围盒，该包围盒的各边平行于几何体所在空间的x、y、z轴。其中，对图2中示出的几何体模型进行处理后，生成的包围盒截面图像如图3所示。

S2、为模型中所有几何体分别设置唯一对应颜色，并利用与几何体对应的颜色为与几何体对应的包围盒着色；

需要说明的是，本实施例中唯一对应颜色指的是每个几何体的颜色都是不同的，互不重复的。

S3、根据着色后的包围盒生成包围盒的截面图像；

具体地，对图3中的包围盒进行处理后生成的包围盒截面图像如图4所示。

S4、根据包围盒的截面图像，对包围盒截面图像颜色进行统计，得到包围盒截面图像颜色列表；

S5、根据几何体与设置颜色的对应关系，基于包围盒截面图像颜色列表，获得与截面相交的几何体列表；

具体地，在实际应用中，在几何体截面图像生成前，需要输入蒙特卡罗几何模型，由于在核能系统中，几何模型一般密集且形状复杂，三维可视化需要描绘大量三角面片，截面生成也需要进行大量面片与平面相交，效率低下。

本实施实例中，通过读取包围盒截面图像中各像素的颜色，获得颜色集合，根据S2步骤中颜色与各几何体的对应关系获得对应的几何体列表，即可不考虑其它几何体参与包围盒截面生成的情况，节省了包围盒截面与其它几何体相交、裁剪的运算，提高了运算效率。

S6、根据所述与截面相交的几何体列表，生成对应的几何体截面图像。

具体地，对图4中示出的包围盒截面图像相交的几何体列表进行处理，生成的几何体截面图像如图5所示。

进一步地，为了加速包围盒截面图像的生成速度，本实施例中利用二叉树分割方法分割包围盒所在的整体空间，具体过程如下：

获取所有几何体对应的包围盒所占据的包围盒总空间；

利用空间二叉树分割方法对所述包围盒总空间进行分割，得到一系列子空间；

分割获得子空间二叉树中叶子节点对应的子空间，分别与包围盒截面相交；

利用与包围盒截面相交的子空间中的包围盒生成包围盒的截面图像。

需要说明的是，在实际应用中，本实施例通过采用空间二叉树分割方法，得到与包围盒截面相交的子空间中的包围盒，对所有的包围盒进行过滤，进一步加速了包围盒截面的生成速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于包围盒截面图像的三维几何截面图像生成方法，其特征在于，包括：

S1、输入蒙特卡罗几何模型，并遍历几何模型中所有的几何体，生成与各几何体对应的包围盒；

S2、为模型中所有几何体分别设置唯一对应颜色，并利用与几何体对应的颜色为与几何体对应的包围盒着色；

S3、根据着色后的包围盒生成包围盒的截面图像；

S4、根据包围盒的截面图像，对包围盒截面图像颜色进行统计，得到包围盒截面图像颜色列表；

S5、根据几何体与设置颜色的对应关系，基于包围盒截面图像颜色列表，获得与截面相交的几何体列表；

S6、根据所述与截面相交的几何体列表，生成对应的几何体截面图像；

其中，还利用二叉树分割方法分割包围盒所在的整体空间，包括：

获取所有几何体对应的包围盒所占据的包围盒总空间；

利用空间二叉树分割方法对所述包围盒总空间进行分割，得到一系列子空间；

分割获得子空间二叉树中叶子节点对应的子空间，分别与包围盒截面相交；

利用与包围盒截面相交的子空间中的包围盒生成包围盒的截面图像。