CN107767449B - 一种基于球面顶点的球体区域划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于球面顶点的球体区域划分方法，属于计算机图形处理技术领域。该方法包括以下步骤：步骤1、在球体表面选取与所要划分区域数量相同的一组球面顶点，作为各区域的区域控制点；步骤2、对于球面上任意一点，将其划为与其距离最近的区域控制点所在区域。或者，包括以下步骤：步骤1、在球体表面选取与所要划分第一类区域数量相同的一组球面顶点，作为各第一类区域的区域控制点；步骤2、对于球面上任意一点P，计算出其与最近的区域控制点间的距离D₀，其与次近的区域控制点间的距离D₁，然后根据D₀与D₁的大小关系将点P划入相应区域。本发明可快速有效完成诸如球体破碎、星球板块等球体区域划分，且实现算法简单，参数调整方便。

Description

一种基于球面顶点的球体区域划分方法

技术领域

本发明涉及一种基于球面顶点的球体区域划分方法，属于计算机图形处理技术领域。

背景技术

计算机图形学中，某些情况下需要对一个球体进行区域划分。例如：球体破碎时，用于模拟生成其破碎后的模型。在基于星球的三维地形场景建模时，需要对星球进行大陆板块划分，在板块内部生成大陆，板块之间为海洋。

当前已经有人使用沃利噪声（Worley Noise）对二维平面或三维空间进行区域划分。传统的二维沃利噪声是将平面划分成大小相等的正方形，然后在每个正方形内随机设置一个控制点。通过计算某一坐标点到其周围9个正方形的控制点的距离，判断该坐标点在哪个控制点的势力范围内。传统的三维沃利噪声是将空间划分成大小相等的立方体，然后在每个立方体内随机设置一个控制点。通过计算某一坐标点到其周围27个立方体的控制点的距离，判断该坐标点在哪个控制点的势力范围内。使用传统沃利噪声实现区域划分的优点是算法高效，易于实现。但用于球体区域划分，其缺点是：（1）划分区域的数目不确定，难以计算球体会被划分成多少个区域，所以无法实现将球体划分成确定数目的区域；（2）控制点与其划分区域没有一一对应的关系，有些控制点没有其对应的划分区域；（3）控制点的编辑设置繁琐，球体是三维的，在三维空间中摆放若干顶点位置是件繁琐的事情。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于球面顶点的球体区域划分方法，可快速完成球体区域划分。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于球面顶点的球体区域划分方法，包括以下步骤：

步骤1、在球体表面选取与所要划分区域数量相同的一组球面顶点，作为各区域的区域控制点；

步骤2、对于球面上任意一点，将其划为与其距离最近的区域控制点所在区域。

根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：

一种基于球面顶点的球体区域划分方法，包括以下步骤：

步骤1、在球体表面选取与所要划分第一类区域数量相同的一组球面顶点，作为各第一类区域的区域控制点；

步骤2、对于球面上任意一点P，计算出其与最近的区域控制点间的距离D₀，其与次近的区域控制点间的距离D₁，并判断D₁-D₀的值是否大于一距离阈值：如是，则将点P划为与其距离最近的区域控制点所在的第一类区域，否则，将点P划为第二类区域；所述距离阈值的取值范围为[0，2R]，R为所述球体半径。

一种基于球面顶点的球体区域划分方法，包括以下步骤：

步骤1、在球体表面选取与所要划分第一类区域数量相同的一组球面顶点，作为各第一类区域的区域控制点；

步骤2、对于球面上任意一点P，计算出其与最近的区域控制点间的距离D₀，其与次近的区域控制点间的距离D₁，并判断D₀/ D₁的值是否小于一比例阈值：如是，则将点P划为与其距离最近的区域控制点所在的第一类区域，否则，将点P划为第二类区域；所述比例阈值的取值范围为[0，1]。

优选地，所述球面顶点利用随机函数选取，或者通过人工编辑选取。

相比现有技术，本发明可快速有效完成诸如球体破碎模拟、星球板块划分等球体区域划分，且实现算法简单，参数调整方便。

附图说明

图1为区域控制点选取示意图；

图2为模拟球体破碎的效果示意图；

图3为模拟星球板块划分的效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

实施例一、

本实施例是为了模拟球体破碎，所述球体区域划分方法包括以下步骤：

步骤1、在球体表面选取与所要划分区域数量相同的一组球面顶点，作为各区域的区域控制点；

如图1所示，根据所要划分区域数量（即碎片数），在球体表面选取相应数量的一组球面顶点，每个球面顶点作为一个区域的区域控制点。这些球面顶点P_c1、P_c2…可以人工编辑选取，也可以利用随机函数自动生成，或者按照某种规则（例如在球面上平均分布）确定。

步骤2、对于球面上任意一点，将其划为与其距离最近的区域控制点所在区域；

对于球面上的任意一点P，分别计算出点P与各个区域控制点间的距离，即点P与区域控制点之间的弦长，然后将点P划为与其距离最近的区域控制点所在区域。对球面上所有点遍历完成后，即可得到如图2所示的划分效果。

实施例二、

本实施例是为了模拟游戏中的某个星球，该星球存在多个大陆板块，大陆板块之间为相连的海洋。所述球体区域划分方法包括以下步骤：

步骤1、在球体表面选取与所要划分第一类区域数量相同的一组球面顶点，作为各第一类区域的区域控制点；

所述第一类区域即为大陆板块，根据所要划分的大陆板块数量选取相应的一系列大陆板块控制点。同实施例一中的步骤1类似，这些大陆板块控制点P_c1、P_c2…可以人工编辑选取，也可以利用随机函数自动生成，或者按照某种规则（例如在球面上平均分布）确定。

步骤2、对于球面上任意一点P，计算出其与最近的区域控制点间的距离D₀，其与次近的区域控制点间的距离D₁，然后根据D₀与D₁的大小关系将点P划入某个大陆板块或者海洋；

本发明可采用D₁-D₀的值来确定点P所属区域。根据简单的几何知识可知，D₁-D₀的取值在[0，D₁]，该值越大，表明点P越靠近最近的区域控制点；该值越小，表明点P越靠近这两个区域控制点的中间位置。因此可将D₁-D₀的值与一距离阈值进行比较：如大于该距离阈值，则将点P划为与其距离最近的区域控制点所在的大陆板块，否则，将点P划为海洋。所述距离阈值的取值范围为[0，2R]，R为所述球体半径。

类似地，本发明也可采用D₀/ D₁的值来确定点P所属区域。根据简单的几何知识可知，D₀/ D₁的取值范围为[0，1]，该值越小，表明点P越靠近最近的区域控制点；该值越大，表明点P越靠近这两个区域控制点的中间位置。可以预设一个取值范围为[0，1]的比例阈值，D₀/ D₁的值如果小于比例阈值，则将点P划为最近的区域控制点所在的大陆板块，否则，将点P划为海洋。

可通过调整上述距离阈值或比例阈值的大小来改变陆地与海洋的面积比例，图3即显示了利用上述方法所得到的星球表面。

Claims (4)

1.一种基于球面顶点的球体区域划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在球体表面选取与所要划分第一类区域数量相同的一组球面顶点，作为各第一类区域的区域控制点；

步骤2、对于球面上任意一点P，计算出其与最近的区域控制点间的距离D₀，其与次近的区域控制点间的距离D₁，并判断D₁-D₀的值是否大于一距离阈值：如是，则将点P划为与其距离最近的区域控制点所在的第一类区域，否则，将点P划为第二类区域；所述距离阈值的取值范围为[0，2R]，R为所述球体半径。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述球面顶点利用随机函数选取，或者通过人工编辑选取。

3.一种基于球面顶点的球体区域划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在球体表面选取与所要划分第一类区域数量相同的一组球面顶点，作为各第一类区域的区域控制点；

步骤2、对于球面上任意一点P，计算出其与最近的区域控制点间的距离D₀，其与次近的区域控制点间的距离D₁，并判断D₀/ D₁的值是否小于一比例阈值：如是，则将点P划为与其距离最近的区域控制点所在的第一类区域，否则，将点P划为第二类区域；所述比例阈值的取值范围为[0，1]。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述球面顶点利用随机函数选取，或者通过人工编辑选取。

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