CN110555910A - 一种网格切割方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网格切割方法、装置、终端及存储介质,该网格切割方法包括:创建网格;根据所述创建网格绘制等值面;获取切割点坐标及数值;根据切割方法修改网络拓扑关系。本发明提供的网格切割方法、装置、终端及存储介质,除了显示网格端点坐标,还显示其他数值,提高了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及Web端三维模型制作技术领域,特别涉及一种Web端三维模型网格切割方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
网格类数据是计算机可视化的一种常用数据,网格切割则是计算机可视化的一个重要问题,需要考虑切割策略、如何删除网格、重构网格、优化算法等内容。近期关于网格切割操作的技术文章注重于3d网格的随机切割,其需要考虑很多因素,难度也远高于给定平面的网格切割,并且网格的端点只显示x,y,z坐标。
发明内容
本发明提供一种网格切割方法、装置、终端及存储介质,除了显示网格端点坐标,还显示其他数值,提高了用户体验。
第一方面,本申请实施例提供了一种网格切割方法,包括:
创建网格;
根据所述创建网格绘制等值面;
获取切割点坐标及数值;
根据切割方法修改网络拓扑关系。
优选地,所述创建网格具体为:读取mesh顶点数据、三角形数据和四边形数据,将顶点坐标数据存入几何体顶点数组中,将三角形面片顶点数据和四边形面片顶点数据存入几何体面数组中。
优选地,所述根据所述创建网格绘制等值面,具体为:利用差分法通过所述顶点坐标数据、所述顶点数据及给定顶点数值计算等值点,根据所述等值点生成等值面。
优选地,所述获取切割点坐标及数值,具体为:通过向量计算法来判断线段与网格是否相交,若线段与网格相交,则确定相交点的坐标和数值。
优选地,所述根据切割方法修改网络拓扑关系,具体为:将新生成的顶点存入原始顶点坐标数组中,并且重新排序,在拓扑关系数组中,根据新的序号将被切割的顶点替换成新生成的顶点。
第二方面,本申请实施例提供了一种网格切割装置,包括:
创建模块,用于创建网格;
绘制模块,用于根据所述创建网格绘制等值面;
获取模块,用于获取切割点坐标及数值;
拓扑关系修改模块,用于根据切割方法修改网络拓扑关系。
优选地,所述创建模块具体为:读取mesh顶点数据、三角形数据和四边形数据,将顶点坐标数据存入几何体顶点数组中,将三角形面片顶点数据和四边形面片顶点数据存入几何体面数组中。
优选地,所述绘制模块具体为:利用差分法通过所述顶点坐标数据、所述顶点数据及给定顶点数值计算等值点,根据所述等值点生成等值面。
第三方面,本申请实施例提供了一种终端,包括:一个或多个处理器、一个或多个存储器;所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合,所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码,所述计算机程序代码包括计算机指令,当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时,所述终端执行上述的网格切割方法。
第四方面,本申请实施例提供了计算机存储介质,其上存储计算机指令,当所述计算机指令在终端上运行时,使得所述终端执行上述的网格切割方法。
采用上述技术方案,先创建网格;然后根据所创建网格绘制等值面;获取切割点坐标及数值;根据切割方法修改网络拓扑关系,实现了坐标和数值的双显示,提高了用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供的网格切割方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的网格切割方法中的初始网格;
图3为本发明实施例提供的网格切割方法中的等值点示意图;
图4为本发明实施例提供的网格切割方法中的平面与四面体的9种位置关系;
图5为本发明实施例提供的网格切割方法中的线段与平面关系示意图;
图6为本发明实施例提供的网格切割方法中的e型位置关系生成面;
图7为本发明实施例提供的网格切割方法中的h型网格关系生成面;
图8为本发明实施例提供的网格切割方法中的f型网格关系生成面;
图9为本发明实施例提供的网格切割方法中的i型位置关系生成面;
图10为本发明实施例提供的网格切割方法中的切割后网格;
图11为本发明实施例提供的网格切割装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B;本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
先对主要数组进行介绍:
第一方面,如图1所示,本申请实施例提供了一种网格切割方法,包括:
步骤S101、创建网格;
步骤S102、根据创建网格绘制等值面;
步骤S103、获取切割点坐标及数值;
步骤S104、根据切割方法修改网络拓扑关系。
采用上述技术方案,先创建网格;然后根据所创建网格绘制等值面;获取切割点坐标及数值;根据切割方法修改网络拓扑关系,实现了坐标和数值的双显示,提高了用户体验。
其中,数值可以为颜色、温度等等。
优选地,步骤S101中创建网格具体为:读取mesh顶点数据、三角形数据和四边形数据,将顶点坐标数据存入几何体顶点数组中,将三角形面片顶点数据和四边形面片顶点数据存入几何体面数组中。
具体地,利用Three.js构建Geometry变量,读入mesh顶点数据、三角形数据、四边形数据等,将所有顶点的坐标数据存入几何体顶点数组中。然后分别将三角形面片顶点数据和四边形面片顶点数据存入几何体面数组中。这种方式的好处在只需分别遍历一次顶点坐标和拓扑关系变可以生成几何体。初始网格如图2所示。mesh网格是体数据网格,主要由四面体和部分三角面片构成其基本网格结构,外部是一个标准四面体。
优选地,根据创建网格绘制等值面,具体为:利用差分法通过顶点坐标数据、顶点数据及给定顶点数值计算等值点,根据等值点生成等值面。
(1)等值点的数学计算。空间坐标和平面坐标的数值比例关系不相同,故选用平面坐标来演示等值点的求法,如图3,图3为等值点示意图,等值面指在空间中的一个曲面,该曲面上每点的数值都等于给定值,由于空间坐标和平面坐标的数值比例关系不变,故在平面上演示等值点的求法。图3中,A、B为四面体的一条楞。Xa、Ya、Ca和Xb、Yb、Cb分别表示A点和B点的X坐标、Y坐标和对应顶点数值。Ca到Cb之间数值关系成线性变化。D点为等值点,已知Cd即D点的数值,求Xd、Yd。已知线段AD/AB等于Cd/(Cb-Ca),设此比例为k。根据几何关系可知(Xd-Xa)/(Xb-Xa)=(Yd-Ya)/(Yb-Ya)=k。即可求得D点的X,Y坐标。同理在三维坐标系下,Za、Zb、Zd分别表示A、B、D三点的Z坐标。有(Zd-Za)/(Zb-Za)=k。通过公式带入可求得等值点D的坐标。
(2)等值点代码实现。在数学方法上需要遍历每一个四边形,判断等值面与四边形的位置关系,但是到了代码级别却可以直接简化成比对四边形每个顶点的值与阈值的大小关系,来帮助判断。在程序中定义了一个名为searchdengzhi(c)的函数,和两个全局的二维数组part5[][]、part6[][]。searchdengzhi函数无返回值,计算网格数值等于c的等值点,将所有生成的等值点按生成的三角网格点的坐标存入part5中,按生成的四边形网格顶点的坐标存入part6中。生成等值面时将按顺序读取part5的顶点坐标,每三个坐标自动生成一个平面。同理part6则是每四个点生成一个平面。
在searchdengzhi函数内部,首先遍历所有拓扑关系,根据名称关系使用part4[part2[i][j]-Number(1)](表示第i组拓扑关系,第j个顶点)表示每个顶点的数值。判断顶点的值是否大于所给阈值,输出大于阈值的顶点个数和顶点序号。
一个四面体和平面位置关系一共有9中位置关系,如图4。
由图4可知按照切面区分可以分成三种,第一种是和网格没有产生切割的情况,如图4中a、b、c、g四种情况。第二种是切割产生一个三角的情况,如图4中d、e、h三种情况所示。第三种是切割产生一个四边形的情况,如图4中i、f两种情况所示。
第一种并未产生切割,所以不破坏网格的拓扑关系。这时输出大于阈值的顶点数值的个数为4或0,即四面体的四个顶点完全在等值面外或者在等值面里。这组顶点则不需要处理,直接跳过。
第二种情况,等值面为一个三角形。图4中的d这种情况,计算时可以完全归到e或h中,所以不做讨论。e和h的区别在于,一个是有三个点在面外,另一个只有一个顶点在面外,此时输出大于阈值的顶点个数为3和1。由于定义输出是顶点序号,所以要求一个补集,两者的运算方式才能相同,在程序中便将其分成了两种情况讨论。
第三种情况,等值面为一个四边形,如图4中f和i所示。这两种情况在计算等值面时可以视为一种情况。直接计算生成四边形网格的点的坐标。
总体来说,细分为三种情况。分别是大于阈值顶点数为1,2,3这三种情况。1和3生成的顶点数据存入part5中,2生成的数据存入part6中。在绘图时同时使用part5和part6绘制网格即可实现等值面。
优选地,获取切割点坐标及数值,具体为:通过向量计算法来判断线段与网格是否相交,若线段与网格相交,则确定相交点的坐标和数值。
使用向量计算法来判断线段是否和网格相交,如图5所示,为平面O的一个法向量,A点为空间中任意一点,连接OA构成向量通过计算得到的数值正负号表示和向量是否在平面的同侧。如图5所示,设线段的两端点分别为A、B。分别计算的值,若两者符号相反,则说明A、B两点在平面的两侧,继而说明线段AB穿过平面O。设AB与平面交于D点。因为D在平面O上,所以有
设AD/AB=k,则D点坐标可由A、B两点坐标和k的值表示。通过两个方程求解一个未知量k。获得k值后根据AD/AB=Cd/(Cb-Ca)可求得D点的数值。
优选地,根据切割方法修改网络拓扑关系,具体为:将新生成的顶点存入原始顶点坐标数组中,并且重新排序,在拓扑关系数组中,根据新的序号将被切割的顶点替换成新生成的顶点。
在获取到切割点的坐标和数值后,需要根据网格切割方式补全拓扑关系,切割产生的网格按几何意义分为两种,第一种为切割平面,这种和等值面类似。第二种为被破坏的边缘网格。边缘网格是由原网格的部分顶点和切割产生的顶点构成的网格。所以在构建拓扑关系时需要将新生成的顶点存入原始顶点坐标数组中,并且重新排序。拓扑关系也需要根据新的序号将被切割的顶点替换成新生成的顶点。
在此,定义两个二维数组part7[][]、part8[][]。part7中存储的生成三角形网格的拓扑关系,part8中存储的是生成四边形网格的拓扑关系。在每获得一个顶点后将其坐标和数值信息存入part1中,在修改拓扑关系时用part1.length、part1.length-1这种方式表示新生成的两个顶点序号。
图4展示了平面与四面体的9种位置关系,在处理切割时,需要将这9种位置关系分成5种具体的位置关系:
e型位置关系,在图4e中,假定深色面为切割面内侧表面,切割面以内为需要保留的部分(下文默认),那么其需要生成的平面网格共有5个如图6所示。三角形网格ABC和E′F′G′,四边形网格AE′F′C、CF′G′B和AE′G′B。
h型位置关系,如图7所示,此位置关系经过切割后需要生成4个三角形网格。分别是AHI,AIJ,AHI,HIJ。
f型位置关系,如图8所示,此位置关系经过切割后生成5个平面,三角形平面BF′G′、AE′H′,四边形平面AE′F′B、AH′G′B、E′F′G′H′。
i型位置关系,如图9所示,此位置关系经过切割后生成5个平面,三角形平面AEF、CHG,四边形平面AEGC、AFGC、EFGH。位置关系直观上和f型类似,但是其连接顺序不同。以本图标注为准,点E、F、G、H为顺序生成的切割点,在i网格关系下生成三角平面的是AEF、CGH,但是在f网格关系下生成三角平面为BEH和CFG。所以在涉及到修改拓扑关系时应将两种情况区分。
b和g型位置关系,在等值面功能中b和g由于不产生切割平面,所以忽视这两种情况。但是在网格切割中,若网格都在面内,则需要保留原网格的所有面。当网格全在面外时,则不保存其拓扑关系。这种处理较为简单,只需将原有网格拓扑关系复制到part7数组中即可。
根据以上五种分类方式处理网格拓扑关系后,将更改过的part1顶点坐标数组和part7、part8网格顶点序数数组交付给网格生成函数,便可生成切割后的网格效果。图10为切割后网格。
与现有技术相比,本发明具有以下优势:
(1)利用数学模型推导出等值面的坐标计算方式,通过分析面与四面体网格的关系简化了算法,站在代码层次介绍了对于数据的处理及功能实现的具体方式,并展示等值面的效果。
(2)设计了一种针对mesh网格的切割算法,可以根据网格与平面的不同位置关系补充拓扑结构。
第二方面,如图11所示,本申请实施例提供了一种网格切割装置,包括:
创建模块21,用于创建网格;
绘制模块22,用于根据创建网格绘制等值面;
获取模块23,用于获取切割点坐标及数值;
拓扑关系修改模块24,用于根据切割方法修改网络拓扑关系。
优选地,创建模块21具体为:读取mesh顶点数据、三角形数据和四边形数据,将顶点坐标数据存入几何体顶点数组中,将三角形面片顶点数据和四边形面片顶点数据存入几何体面数组中。
优选地,绘制模块22具体为:利用差分法通过顶点坐标数据、顶点数据及给定顶点数值计算等值点,根据等值点生成等值面。
第三方面,本申请实施例提供了一种终端,包括:一个或多个处理器、一个或多个存储器;所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合,所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码,所述计算机程序代码包括计算机指令,当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时,所述终端执行如上述的网格切割方法。
上述存储器可以是只读存储器(read-only memory,ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备,随机存取存储器(random access memory,RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备,也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory,EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory,CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。存储器可以是独立存在,通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。
其中,存储器用于存储执行本申请方案的应用程序代码,并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的应用程序代码,从而实现本专利方法中的功能。
在具体实现中,作为一种实施例,处理器可以包括一个或多个CPU。
在具体实现中,作为一种实施例,该终端可以包括多个处理器。这些处理器中的每一个可以是一个单核(single-CPU)处理器,也可以是一个多核(multi-CPU)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路、和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。
第四方面,本申请实施例提供了计算机存储介质,其上存储计算机指令,当所述计算机指令在终端上运行时,使得所述终端执行如上述的网格切割方法。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种网格切割方法,其特征在于,包括:
创建网格;
根据所述创建网格绘制等值面;
获取切割点坐标及数值;
根据切割方法修改网络拓扑关系。
2.根据权利要求1所述的网格切割方法,其特征在于,所述创建网格具体为:读取mesh顶点数据、三角形数据和四边形数据,将顶点坐标数据存入几何体顶点数组中,将三角形面片顶点数据和四边形面片顶点数据存入几何体面数组中。
3.根据权利要求1所述的网格切割方法,其特征在于,所述根据所述创建网格绘制等值面,具体为:利用差分法通过所述顶点坐标数据、所述顶点数据及给定顶点数值计算等值点,根据所述等值点生成等值面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的网格切割方法,其特征在于,所述获取切割点坐标及数值,具体为:通过向量计算法来判断线段与网格是否相交,若线段与网格相交,则确定相交点的坐标和数值。
5.根据权利要求1-3任一项所述的网格切割方法,其特征在于,所述根据切割方法修改网络拓扑关系,具体为:将新生成的顶点存入原始顶点坐标数组中,并且重新排序,在拓扑关系数组中,根据新的序号将被切割的顶点替换成新生成的顶点。
6.一种网格切割装置,其特征在于,包括:
创建模块,用于创建网格;
绘制模块,用于根据所述创建网格绘制等值面;
获取模块,用于获取切割点坐标及数值;
拓扑关系修改模块,用于根据切割方法修改网络拓扑关系。
7.根据权利要求6所述的网格切割装置,其特征在于,所述创建模块具体为:读取mesh顶点数据、三角形数据和四边形数据,将顶点坐标数据存入几何体顶点数组中,将三角形面片顶点数据和四边形面片顶点数据存入几何体面数组中。
8.根据权利要求6所述的网格切割装置,其特征在于,所述绘制模块具体为:利用差分法通过所述顶点坐标数据、所述顶点数据及给定顶点数值计算等值点,根据所述等值点生成等值面。
9.一种终端,其特征在于,包括:一个或多个处理器、一个或多个存储器;所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合,所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码,所述计算机程序代码包括计算机指令,当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时,所述终端执行如权利要求1-5任一项所述的网格切割方法。
10.一种计算机存储介质,其特征在于,其上存储计算机指令,当所述计算机指令在终端上运行时,使得所述终端执行如权利要求1-5任一项所述的网格切割方法。
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