CN114299246A - 一种三维数据几何化方法、装置、存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维数据几何化方法、装置、存储介质及设备，包括获取几何模型的CGR数据，提取CGR数据中的特征信息，特征信息包括几何模型的轮廓线；将轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到轮廓线细化的网格数据；基于轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与轮廓线对应的特征面，特征面为可编辑的几何面。本发明中的三维数据几何化方法、装置、存储介质及设备，通过提取几何模型的CGR数据中的特征信息，该特征信息包含了几何模型的轮廓线，并根据预设的参数对特征信息重建，使得特征信息得到保持和细化，从而提高了数据的精度和质量，并通过特征编辑将重建后的数据生成可编辑的几何面，因此能够应用在工程设计中。

Description

一种三维数据几何化方法、装置、存储介质及设备

技术领域

本发明涉及图像数据处理技术领域，特别涉及一种三维数据几何化方法、装置、存储介质及设备。

背景技术

汽车在设计开发中，往往需要根据各种数据进行分析和设计，CAE是在汽车研发中提高产品质量和缩短开发周期极为重要的技术，它是实现汽车从概念设计到产品验证强有力的工具。通过CAE分析建立有限元网络模型，为CAE 性能对标分析提供条件，能够设计出更优性能的结构。

CAE分析需要根据几何数据进行有限元建模，但是目前市场上公开的三维数据大多数为CGR格式，CGR格式数据在工程设计软件中为不可编辑数据，因此无法参数化设计，也无法应用在CAE分析中。

现有技术中，CGR数据转换为可编辑数据可通过CATIA进行操作，但是通过该方法转换后的数据质量差，后续修复代价较大且无法达到原始质量，导致无法适用于工程设计。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种三维数据几何化方法、装置、存储介质及设备，解决背景技术中CGR数据转换后数据质量差，导致无法适用于工程设计的问题。

本发明一方面提供一种三维数据几何化方法，方法包括：

获取几何模型的CGR数据，提取CGR数据中的特征信息，特征信息包括几何模型的轮廓线；

将轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到轮廓线细化的网格数据；

基于所述轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与所述轮廓线对应的特征面，所述特征面为可编辑的几何面。

本发明中的三维数据几何化方法，通过提取几何模型的CGR数据中的特征信息，该特征信息包含了几何模型的轮廓线，并根据预设的参数对特征信息重建，使得特征信息得到保持和细化，从而提高了数据的精度和质量，并通过特征编辑将重建后的数据生成可编辑的几何面，因此能够应用在CAE分析中，且适用于工程设计，解决了背景技术中CGR数据转换后数据质量差，导致无法适用于工程设计的问题。

进一步的，获取几何模型的CGR数据，提取CGR数据中的特征信息，特征信息包括几何模型的轮廓线的步骤包括：

获取几何模型的CGR数据，通过网格划分CGR数据，得到与几何模型对应的网格数据；

提取网格数据中的特征信息，特征信息包括几何模型的轮廓线。

进一步的，将轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到轮廓线细化的网格数据的步骤后还包括：

将网格数据输出为NAS文件，NAS文件包括几何模型的可编辑的网格数据，将NAS文件输入至特征编辑软件中。

进一步的，基于轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与轮廓线对应的特征面的步骤具体包括：

基于网格数据，通过特征线编辑生成与轮廓线对应的特征线；

再基于特征线，通过特征面编辑生成与特征线对应的特征面。

进一步的，将轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到轮廓线细化的网格数据的步骤后还包括：

获取网格数据中各个位置的曲面曲率，判断各个位置的曲面曲率是否低于预设阈值；

若是，则定位于网格数据中曲面曲率低于预设阈值的区域，并修正预设网格参数；

根据修正后的网格参数重新对网格数据进行网格数据重建，直至定位区域的网格曲面曲率不低于预设阈值。

本发明另一方面提供一种三维数据几何化装置，装置包括：

特征信息提取模块，用于获取几何模型的CGR数据，提取CGR数据中的特征信息，特征信息包括几何模型的轮廓线；

网格重建模块，用于将轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到轮廓线细化的网格数据；

特征面生成模块，用于基于轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与轮廓线对应的特征面，并将特征面输出为igs格式文件，该igs格式文件包含几何模型可编辑的几何面。

本发明另一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的三维数据几何化方法。

本发明另一方面还提供一种数据处理设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述的三维数据几何化方法。

附图说明

图1为本发明第一实施例中三维数据几何化方法流程图；

图2为本发明第二实施例中三维数据几何化方法流程图；

图3为本发明第三实施例中三维数据几何化装置框图；

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

CGR数据是一种可视化文件，只保存零件的外形信息，不包含任何参数化的数据，CGR数据文件实际上是由无数个三角面片组成的轻量化数据，也算是 STL文件的另外一种形态，STL文件呈现的点云数据，CGR文件呈现的近似于数据但又不是真正的数据。可以理解的，CGR数据为不可编辑的三维照片。

一般CAE分析领域需要根据可编辑的几何数据进行有限元建模，因此，本发明通过运用有限元的方法，利用有限元软件技术，由CGR数据输入的简单网格数据，提取网格数据中原几何模型的特征信息，该特征信息包括了几何模型的轮廓线，并通过预设的网格参数进行网格数据重建，保持和细化几何模型中的特征信息，再通过特征编辑软件，将网格数据中的特征信息生成可编辑的几何面数据，通过将CGR数据逆向生成精度较高且贴合原几何模型的可编辑几何数据，使得该几何数据可应用于CAE分析中。

实施例一

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的三维数据几何化方法，包括步骤 S11-S13。

S11、获取几何模型的CGR数据，提取所述CGR数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线。

获取几何模型的CGR数据，利用CFD软件STARCCM+读入CGR数据，通过网格划分将几何模型划分为多个小单元，形成几何模型的网格数据，其中网格数据中包含了几何模型的特征信息等数据。可以理解的，特征信息为CGR 原始数据中的几何模型的参数，通过特征信息可以分析出原始几何模型的具体参数。

Geometry-part用于划分网格的一个或多个输入的几何对象，利用 STARCCM+强大的Geometry-part可将网格数据中的特征信息进行提取，其中，特征信息主要包括了几何模型的轮廓线，轮廓线也包括了几何模型的尺寸参数。

S12、将所述轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到所述轮廓线细化的网格数据。

通过Geometry-part提取的轮廓线在精度不高，因此，继续通过STARCCM+ 软件的Automated Mesh功能对包含轮廓线的网格数据进一步的优化。具体的，根据预设网格参数重新对网格数据进行网格重建，将网格数据划分为更小的单元，每个单元内的轮廓线同时保持，因此轮廓线得到细化。当精度要求更高，则对应调整为更小的网格参数，调整为更小的网格单元。

S13、基于所述轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与所述轮廓线对应的特征面，所述特征面为可编辑的几何面。。

将轮廓线细化后的网格数据输出为NAS文件，NAS文件为可编辑的网格数据，并将输出后的网格数据输入至Altair-Hypermesh软件，NAS格式的文件可被Altair-Hypermesh软件读取数据信息。

通过特征线编辑功能，基于每条轮廓线，在网格数据中生成可编辑的特征线。具体的，利用Hypermesh软件的feature命令将网格数据中的轮廓线读取，根据每条特征线在对应位置生成特征线，生成后的特征线可通过软件进行编辑更改。

通过软件的特征面编辑功能将生成的特征线进一步生成特征面。具体的，利用Hypermesh软件的surface命令将特征线提取，并将每个特征线之间建立联系，使多个连接的特征线生成多个与几何模型一致的特征面，由线生成面。其中，生成后的特征面可在软件中进行编辑.

基于几何模型的CGR数据生成的特征线和特征面，输出为igs格式文件，该igs格式文件中包含了几何模型的特征信息，且能够在软件中进行编辑。

综上，本发明上述实施例当中的三维数据几何化方法，通过提取几何模型的CGR数据中的特征信息，该特征信息包含了几何模型的轮廓线，并根据预设的参数对特征信息重建，使得特征信息得到保持和细化，从而提高了数据的精度和质量，并通过特征编辑将重建后的数据生成可编辑的几何面，因此能够应用在CAE分析中，且适用于工程设计，解决了背景技术中CGR数据转换后数据质量差，导致无法适用于工程设计的问题。

实施例二

请参阅图2，所示为本发明第一实施例中的三维数据几何化方法，包括步骤 S21-S28。

S21、获取几何模型的CGR数据，通过网格划分所述CGR数据，得到与所述几何模型对应的网格数据。

获取几何模型的CGR数据，利用CFD软件STARCCM+读入CGR数据，通过网格划分将几何模型划分为多个小单元，形成几何模型的网格数据，其中网格数据中包含了几何模型的特征信息等数据。可以理解的，特征信息为CGR 原始数据中的几何模型的参数，通过特征信息可以分析出原始几何模型的具体几何参数。

S22、提取所述网格数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线。

Geometry-part用于划分网格的一个或多个输入的几何对象，利用 STARCCM+强大的Geometry-part可将网格数据中的特征信息进行提取，其中，特征信息主要包括了几何模型的轮廓线，轮廓线也包括了几何模型的尺寸参数。

S23、将所述轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到所述轮廓线细化的网格数据。

通过Geometry-part提取的轮廓线在精度不高，因此，继续通过STARCCM+ 软件的Automated Mesh功能对包含轮廓线的网格数据进一步的优化。具体的，根据预设网格参数重新对网格数据进行网格重建，将网格数据划分为更小的单元，每个单元内的轮廓线同时保持，因此轮廓线得到细化。当精度要求更高，则对应调整为更小的网格参数，调整为更小的网格单元。

S24、获取所述网格数据中各个位置的曲面曲率，判断所述各个位置的曲面曲率是否低于预设阈值。

若是，则执行步骤S25；

若否，则执行步骤S26。

当网格数据生成特征线后，获取网格数据中各个位置的曲面，通过算法计算每个曲面的曲率，并判断曲面曲率是否低于预设阈值，其中，该预设阈值为使得网格数据中轮廓线分布均匀的阈值。

S25、定位于所述网格数据中曲面曲率低于预设阈值的区域，并修正所述预设网格参数。

当判断到网格数据中的曲面曲率低于预设的阈值，则在网格数据中定位曲面曲率低于预设阈值的区域，并调整预设网格参数,通过不断调高或调低网格参数，使得网格数据分布均匀。调整网格参数后则返回步骤S23,根据调整后的网格参数将网格数据重建网格，直至网格数据中的轮廓线分布均匀，从而提高网格质量。

通常情况下，通过视觉也可判断出曲面是否分布均匀，对于分布不均匀的区域可根据需求进行网格参数调整为合适大小。

S26、将所述网格数据输出为NAS文件，所述NAS文件包括所述几何模型的可编辑的网格数据，将所述NAS文件输入至特征编辑软件中。

将轮廓线细化后的网格数据输出为NAS文件，NAS文件为可编辑的网格数据，并将输出后的网格数据输入至Altair-Hypermesh软件，NAS格式的文件可被Altair-Hypermesh软件读取数据信息。

S27、基于所述网格数据，通过特征线编辑生成与所述轮廓线对应的特征线。

通过特征线编辑功能，基于每条轮廓线，在网格数据中生成可编辑的特征线。具体的，利用Hypermesh软件的feature命令将网格数据中的轮廓线读取，根据每条特征线在对应位置生成特征线，生成后的特征线可通过软件进行编辑更改。

S28、基于所述特征线，通过特征面编辑生成与所述特征线对应的特征面。

通过软件的特征面编辑功能将生成的特征线进一步生成特征面。具体的，利用Hypermesh软件的surface命令将特征线提取，并将每个特征线之间建立联系，使多个连接的特征线生成多个与几何模型一致的特征面，由线生成面。其中，生成后的特征面为几何模型可编辑的几何面，可在软件中进行编辑修改特征面或特征线的信息。

基于几何模型的CGR数据生成的特征线和特征面，输出为igs格式文件，该igs格式文件中包含了几何模型的特征信息，且能够在软件中进行编辑。

综上，本发明上述实施例当中的三维数据几何化方法，通过提取几何模型的CGR数据中的特征信息，该特征信息包含了几何模型的轮廓线，并根据预设的参数对特征信息重建，使得特征信息得到保持和细化，从而提高了数据的精度和质量，并通过特征编辑将重建后的数据生成可编辑的几何面，因此能够应用在CAE分析中，且适用于工程设计，解决了背景技术中CGR数据转换后数据质量差，导致无法适用于工程设计的问题。

实施例三

本发明另一方面还提供一种三维数据几何化装置，请参阅图3，所示为三维数据几何化装置框图，所示装置包括：

特征信息提取模块，用于获取几何模型的CGR数据，提取所述CGR数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线；

网格重建模块，用于将所述轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到所述轮廓线细化的网格数据；

特征面生成模块，用于基于所述轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与所述轮廓线对应的特征面，所述特征面为可编辑的几何面。。

进一步的，在一些其他可选实施例中，所述特征信息提取模块还包括：

网格划分单元，用于获取几何模型的CGR数据，通过网格划分所述CGR 数据，得到与所述几何模型对应的网格数据；

轮廓线提取单元，提取所述网格数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线。

进一步的，在一些其他可选实施例中，所述装置还包括：

NAS文件输出模块，用于将所述网格数据输出为NAS文件，所述NAS文件包括所述几何模型的可编辑的网格数据，将所述NAS文件输入至特征编辑软件中。

进一步的，在一些其他可选实施例中，所述特征面生成模块还包括：

特征线生成单元，用于基于所述网格数据，通过特征线编辑生成与所述轮廓线对应的特征线；

特征面生成单元，用于再基于所述特征线，通过特征面编辑生成与所述特征线对应的特征面。

进一步的，在一些其他可选实施例中，所述网格重建模块还包括：

曲面曲率获取单元，用于获取所述网格数据中各个位置的曲面曲率；

判断单元，用于判断所述各个位置的曲面曲率是否低于预设阈值；

第一执行单元，用于若曲面曲率低于预设阈值，则定位于所述网格数据中曲面曲率低于预设阈值的区域，并修正所述预设网格参数；

网格重建单元，用于根据修正后的网格参数重新对所述网格数据进行网格数据重建，直至定位区域的网格曲面曲率不低于预设阈值。

上述各模块、单元被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。

综上，本发明上述实施例当中的三维数据几何化装置，通过提取几何模型的CGR数据中的特征信息，该特征信息包含了几何模型的轮廓线，并根据预设的参数对特征信息重建，使得特征信息得到保持和细化，从而提高了数据的精度和质量，并通过特征编辑将重建后的数据生成可编辑的几何面，因此能够应用在CAE分析中，且适用于工程设计，解决了背景技术中CGR数据转换后数据质量差，导致无法适用于工程设计的问题。

本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例中的三维数据几何化方法的步骤。

实施例四

本发明另一方面还提出一种三维数据几何化装置，所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例中三维数据几何化方法。其中，处理器在一些实施例中可以是电子控制单元(ElectronicControlUnit，简称ECU，又称行车电脑)、中央处理器(CentralProcessingUnit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器中存储的程序代码或处理数据，例如执行访问限制程序等。

其中，存储器至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器在一些实施例中可以是车辆的内部存储单元，例如该车辆的硬盘。存储器在另一些实施例中也可以是车辆的外部存储装置，例如车辆上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard,SMC)，安全数字 (SecureDigital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器还可以既包括车辆的内部存储单元也包括外部存储装置。存储器不仅可以用于存储安装于车辆的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

综上，本发明上述实施例当中的三维数据几何化装置，通过提取几何模型的CGR数据中的特征信息，该特征信息包含了几何模型的轮廓线，并根据预设的参数对特征信息重建，使得特征信息得到保持和细化，从而提高了数据的精度和质量，并通过特征编辑将重建后的数据生成可编辑的几何面，因此能够应用在CAE分析中，且适用于工程设计，解决了背景技术中CGR数据转换后数据质量差，导致无法适用于工程设计的问题。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统) 使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM 或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA) 等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种三维数据几何化方法，其特征在于，所述方法包括：

获取几何模型的CGR数据，提取所述CGR数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线；

将所述轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到所述轮廓线细化的网格数据；

基于所述轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与所述轮廓线对应的特征面，所述特征面为可编辑的几何面。

2.根据权利要求1所述的三维数据几何化方法，其特征在于，所述获取几何模型的CGR数据，提取所述CGR数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线的步骤包括：

获取几何模型的CGR数据，通过网格划分所述CGR数据，得到与所述几何模型对应的网格数据；

提取所述网格数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线。

3.根据权利要求1所述的三维数据几何化方法，其特征在于，所述将所述轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到所述轮廓线细化的网格数据的步骤后还包括：

将所述网格数据输出为NAS文件，所述NAS文件包括所述几何模型的可编辑的网格数据，将所述NAS文件输入至特征编辑软件中。

4.根据权利要求1所述的三维数据几何化方法，其特征在于，所述基于所述轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与所述轮廓线对应的特征面的步骤具体包括：

基于所述网格数据，通过特征线编辑生成与所述轮廓线对应的特征线；

再基于所述特征线，通过特征面编辑生成与所述特征线对应的特征面。

5.根据权利要求1所述的三维数据几何化方法，其特征在于，所述将所述轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到所述轮廓线细化的网格数据的步骤后还包括：

获取所述网格数据中各个位置的曲面曲率，判断所述各个位置的曲面曲率是否低于预设阈值；

若是，则定位于所述网格数据中曲面曲率低于预设阈值的区域，并修正所述预设网格参数；

根据修正后的网格参数重新对所述网格数据进行网格数据重建，直至定位区域的网格曲面曲率不低于预设阈值。

6.一种三维数据几何化装置，其特征在于，所述装置包括：

特征信息提取模块，用于获取几何模型的CGR数据，提取所述CGR数据中的特征信息，所述特征信息包括所述几何模型的轮廓线；

网格重建模块，用于将所述轮廓线按照预设网格参数进行网格重建，以得到所述轮廓线细化的网格数据；

特征面生成模块，用于基于所述轮廓线细化的网格数据，通过特征编辑，生成与所述轮廓线对应的特征面，所述特征面为可编辑的几何面。。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1－5任一所述的三维数据几何化方法。

8.一种数据处理设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1－5任一所述的三维数据几何化方法。

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