CN117744185B - 几何模型的粒子生成方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种几何模型的粒子生成方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量；若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

Description

几何模型的粒子生成方法、装置、电子设备及存储介质

本申请以申请日为2024年1月3日、申请号为“2024100041787”、主题为“几何模型的粒子生成方法、装置、电子设备及存储介质”的发明专利申请全文作为优先权基础。

技术领域

本发明涉及计算机数值模拟技术领域，尤其涉及几何模型的粒子生成方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

计算机的数值模拟(Numerical simulation)是解决工程和科学中复杂的实际问题的重要手段。离散粒子法（Particle-based method）是一种以“粒子”作为基本计算单元的科学计算数值方法的统称。为任意复杂的几何形状生成粒子是离散粒子法的基础。

目前在生成粒子时，通过在笛卡尔背景网格上构造隐式零水平集函（Implicitzero level-set function）进行粒子渲染。然而，这种方式生成的表面粒子无法达到与几何模型的表面紧密贴合，粒子生成准确性低。

发明内容

本发明提供了一种几何模型的粒子生成方法、装置、电子设备及存储介质，用于提高几何模型表面粒子生成的准确性。

根据本发明的一方面，提供了一种几何模型的粒子生成方法，包括：

根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；

根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；

根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；

根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；

根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；

若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

根据本发明的另一方面，提供了一种几何模型的粒子生成装置，包括：

背景网格确定模块，用于根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；

三角形与网格对应关系确定模块，用于根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；

表面粒子投影模块，用于根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；

网格二维空间映射关系确定模块，用于根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；

内部空间点查询模块，用于根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；

内部粒子生成模块，用于若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的几何模型的粒子生成方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的几何模型的粒子生成方法。

本发明实施例的技术方案，根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。相对于目前在笛卡尔背景网格上构造隐式零水平集函生成粒子，生成的粒子无法完全贴合三维几何，不能完全表征原始的几何信息的情况，本发明实施例能够将三维模型的三角形坐标与背景网格进行相交匹配，基于相交的背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系进行投影，得到表面粒子，使得表面粒子完全贴合三维几何的表面。然后，基于二维坐标系上的映射关系，根据光线投影法（ray casting）判断每个背景网格在第三维度上的射线所穿过的三角形数量，若该数量为奇数，则作为内部粒子进行投影。通过光线投影法能够准确的识别出内部粒子，使内部粒子与表面粒子更加贴合，提高粒子生成的准确性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种几何模型的粒子生成方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的STL文件记载的三维对象示意图；

图3是本发明实施例二提供的生成表面粒子后的示意图；

图4是本发明实施例二提供的生成内部粒子后的示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种几何模型的粒子生成装置的结构示意图；

图6是实现本发明实施例的几何模型的粒子生成方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种几何模型的粒子生成方法的流程示意图，本实施例可适用于基于模型文件进行几何模型的粒子生成的情况，该方法可以由几何模型的粒子生成装置来执行，该几何模型的粒子生成装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该几何模型的粒子生成装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：

S110、根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格。

其中，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形的每个顶点的坐标，该坐标为三维坐标系下的三维坐标。

可选的，根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，包括：

读取预设文件中三维对象的三维几何信息；通过预设背景网格对模拟域进行划分，确定所述三维对象在所述模拟域中的最小坐标，将所述最小坐标确定为最小边界，根据所述最小边界，将所述三维对象表面三角形与背景网格进行相交计算，得到与三维对象相交的背景网格。

可选的，预设文件可以是立体光刻文件（STereoLithography，STL）文件也可以是obj文件（一种3D模型文件格式）以及其他由三角形组成的3D模型文件格式。示例性的，可以采用STL文件格式存储三维对象的三维几何信息。STL文件通过多个三角形表示三维对象的几何模型。

预设背景网格可以为笛卡尔背景网格。通过笛卡尔背景网格 (Cell)对模拟域进行划分, 通过归约操作，获得模拟域中最小坐标 coord_min作为模拟域最小边界。基于最小坐标确定三维几何信息覆盖的背景网格。如图2所示，示例性的，三维对象为齿轮的STL模型，齿轮由多个三维空间的三角形组成。

S120、根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系。

可选的，根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系，包括：

根据所述最小边界和预设背景网格边长确定背景网格的网格坐标；将所述背景网格坐标转换为一维网格坐标；通过一维的三角形索引指向所述三维对象表面三角形，建立所述三角形索引与三角形坐标的对应关系；根据所述一维网格坐标和所述三角形索引确定背景网格包含的三角形，得到所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系。

可选的，定义网格边长h_max。由表示背景网格的空间点的坐标coord可以得到其对应的网格坐标pos。表示背景网格的空间点可以为网格的中心点。

在将三维坐标系中的网格坐标转换为一维网格坐标时，可以采用希尔伯特编码也可以采用莫顿编码。

以莫顿编码为例，可以将多维空间的网格坐标转化为一维数值进行表示。其按位迭代交叉（interleave）的转化方式可以保证转化前后的数值是一一对应的。

可选的，求取三角形三个顶点的坐标平均值，作为表示三角形的空间点。查找该空间点所属的背景网格，得到背景网格与三角形的对应关系。

进一步的，可以按照莫顿码排序，随后使用紧致列表 C_compact 记录背景网格与三角形的对应关系。具体的，在得到所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系之后，还包括：

根据所述一维网格坐标的数值进行排序，根据排序结果，相应的修改所述背景网格对应三角形索引的存储位置；记录每个一维网格坐标对应的三角形索引在存储空间中的起始位置C_{begin compact}和一维表面三角形坐标的地址长度C_{length compact}，以便根据所述起始位置、地址长度和排序结果确定一位网格坐标中任意一个三角形索引，根据所述三角形索引找到三角形坐标在存储空间中的存储位置。

通过 C_{begin compact}对每一个网格中首个三角形内存位置进行记录，表示起始位置。根据 C_{length compact} 对网格中三角形数量进行记录。可以通过该列表中网格对三角形的映射关系，根据紧致列表C_compact快速找到三角形的内存位置。

本发明实施例中的存储空间指内存的存储空间。在构建三维对象的粒子时，在缓存中进行粒子的生成。

S130、根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子。

对于紧致列表C_compact 中所有网格，查找任意一个背景网格中所有三角形，计算网格中心点到三角形的距离，将背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子。上述示例中，齿轮模型表面生成的表面粒子的效果如图3所示。

S140、根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系。

可选的，二维坐标系可以为XY二维坐标系、XZ二维坐标系或YZ二维坐标系。当二维坐标系为XY二维坐标系时，第三维坐标为Z轴坐标。当二维坐标系为XZ二维坐标系时，第三维坐标为Y轴坐标。当二维坐标系为YZ二维坐标系时，第三维坐标为X轴坐标。

可选的，根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系，包括：

将所述背景网格的二维坐标转换为一维坐标；

根据所述一维坐标，以及所述背景网格的第三维坐标，得到每个所述背景网格在二维坐标系上的映射关系。

示例性的，假设二维坐标为XY二维坐标系，则第三维坐标为Z轴坐标。对于紧致列表C_compact 中所有网格，按背景网格XY二维坐标莫顿码排序，再分别对同一XY二维坐标下按照Z轴坐标排序得到排序结果C_xy，排序结果C_xy表示相同XY二维坐标下的Z轴有序的背景网格，得到背景网格在二维坐标系上的映射关系。

进一步的，在得到映射关系之后，还包括：

根据所述一维坐标进行排序，在存储空间中根据排序结果依次存储一维坐标，记录一维坐标的排序顺序；

记录每个一维坐标在存储空间中的起始位置和一维坐标的地址长度，以便根据所述起始位置、地址长度和排序顺序确定任意一个一维坐标在存储空间中的存储位置；构建一维坐标的哈希表，所述哈希表用于快速查找一维坐标在存储空间中的位置。

在查询存储位置时，计算一维坐标的哈希值，根据哈希表确定该哈希值对应的存储位置，该存储位置表示该一维坐标在存储空间中的起始位置。根据地址长度和排序顺序可以快速确定一维坐标在存储空间中的存储位置。

引入哈希函数对一维坐标建立哈希表，能够实现快速查找背景网格的内存位置。

进一步的，在根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系之前，还包括：

根据背景网格的三维坐标确定一维网格坐标；根据所述一维网格坐标建立哈希表，所述哈希表用于查询所述背景网格在存储空间中的存储位置。

示例性的，为使得快速查找网格信息的内存位置，引入哈希函数：

可选的，p1=7385609，p2=19349663，p3=83492791，H_size 为哈希表长度。对于空间中随机的粒子坐标计算网格坐标作为 pos，并计算出哈希值作为哈希表中对应的索引位置。

哈希映射可能存在“碰撞”问题，因此通过基数排序根据哈希值对C_compact 进行重排序，使得哈希值相同的背景网格在内存上的位置相邻。建立哈希表：H_begin 和 H_length。H_begin 中元素存储的是首个映射到哈希表当前索引位置的网格在 C_compact 中的索引位置；H_length 中元素存储的是映射到哈希表当前索引位置的网格数量。通过哈希函数对网格坐标的映射可以实现在哈希表中快速找到网格信息的存储位置。

S150、根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量。

其中，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度。

引入光线投影法（ray casting），依次将背景网格中任一网格的中心点作为当前点。示例性的，假设二维坐标为XY坐标，第三维度为Z轴。在当前点的XY位置向Z轴发出的射线，查询C_xy得到射线穿过的网格，再根据网格查询C_compact 得到射线可能会穿过的三角形，对于每个三角形计算射线是否穿过该三角形，穿过总数量为奇数，则当前点在三维模型的几何内部。对于C_xy中每个XY坐标，重复上述计算过程，可得到表示几何内部网格的C_inside 列表，C_{begin inside}表示首个网格，C_{length inside}表示连续的网格个数。

S160、若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

对于C_inside 中的所有背景网格，将背景网格的中心点作为背景网格对应的空间点，确定为内部点，生成几何内部粒子，在齿轮内部生成粒子。上述示例中，生成内部粒子的效果如图4所示。

本发明实施例的技术方案，根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；若所述数量为奇数，将空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。相对于目前在笛卡尔背景网格上构造隐式零水平集函生成粒子，生成的粒子无法完全贴合三维几何，不能完全表征原始的几何信息的情况，本发明实施例能够将三维模型的三角形坐标与背景网格进行相交匹配，基于相交的背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系进行投影，得到表面粒子，使得表面粒子完全贴合三维几何的表面。然后，基于二维坐标系上的映射关系，根据光线投影法（ray casting）判断每个背景网格在第三维度上的射线所穿过的三角形数量，若该数量为奇数，则作为内部粒子进行投影。通过光线投影法能够准确的识别出内部粒子，使内部粒子与表面粒子更加贴合，提高粒子生成的准确性。

本发明实施例提供的一种几何模型的粒子生成方法，可以通过较少的内存空间，表征稀疏空间。通过细分三角形，通过紧致列表表示背景网格与三角形的对应关系以及三角形的存储位置，降低了穿过几何表面的背景网格所需的内存。引入哈希函数建立哈希表，通过begin，length列表存储网格信息，不需要对计算域每个网格都申请内存，降低了表征几何的列表所需的内存。通过投影到三角形上的方法生成的粒子完全贴合几何表面，实现完全表征三维对象的几何信息。

在通过紧致列表细分三角形的基础上，计算穿过几何表面的背景网格时，只需要计算临近几何表面的背景网格，降低计算复杂度。光线投影法计算内部网格时，利用表面网格的数据结构，计算得到内部网格的begin，length，不需要对所有内部网格进行遍历，降低计算复杂度。

实施例二

图5是本发明实施例二提供的一种几何模型的粒子生成装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：背景网格确定模块21、三角形与网格对应关系确定模块22、表面粒子投影模块23、网格二维空间映射关系确定模块24、内部空间点查询模块25以及内部粒子生成模块26。

背景网格确定模块21，用于根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；

三角形与网格对应关系确定模块22，用于根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；

表面粒子投影模块23，用于根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；

网格二维空间映射关系确定模块24，用于根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；

内部空间点查询模块25，用于根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；

内部粒子生成模块26，用于若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

在上述实施方式的基础上，可选的，背景网格确定模块21用于：

读取预设文件中三维对象的三维几何信息；

通过预设背景网格对模拟域进行划分，确定所述三维对象在所述模拟域中的最小坐标，将所述最小坐标确定为最小边界；

根据所述最小边界，将所述三维对象表面三角形与背景网格进行相交计算，得到与三维对象相交的背景网格。

在上述实施方式的基础上，可选的，三角形与网格对应关系确定模块22用于：

根据所述最小边界和预设背景网格边长确定背景网格的网格坐标；

将所述背景网格坐标转换为一维网格坐标；

通过一维的三角形索引指向所述三维对象表面三角形，建立所述三角形索引与三角形坐标的对应关系；根据所述一维网格坐标和所述三角形索引确定背景网格包含的三角形，得到所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系。

在上述实施方式的基础上，可选的，还包括第一稀疏空间存储模块，用于：

根据所述一维网格坐标的数值进行排序，根据排序结果，相应的修改所述背景网格对应三角形索引的存储位置；

记录每个一维网格坐标对应的三角形索引在存储空间中的起始位置和一维表面三角形坐标的地址长度，以便根据所述起始位置、地址长度和排序结果确定一位网格坐标中任意一个三角形索引，根据所述三角形索引找到三角形坐标在存储空间中的存储位置。

在上述实施方式的基础上，可选的，网格二维空间映射关系确定模块24用于：

将所述背景网格的二维坐标转换为一维坐标；

根据所述一维坐标，以及所述背景网格的第三维坐标，得到每个所述背景网格在二维坐标系上的映射关系。

在上述实施方式的基础上，可选的，还包括第二稀疏空间存储模块，用于：

根据所述一维坐标数值进行排序，在存储空间中根据排序结果依次存储一维坐标，记录一维坐标的排序顺序；

记录每个一维坐标在存储空间中的起始位置和所述一维坐标的地址长度，以便根据所述起始位置、地址长度和排序顺序确定任意一个一维坐标在存储空间中的存储位置；

构建一维坐标的哈希表，所述哈希表用于快速查找一维坐标在存储空间中的位置。

在上述实施方式的基础上，可选的，还包括第三稀疏空间存储模块，用于：

根据背景网格的三维坐标确定一维网格坐标；

根据所述一维网格坐标建立哈希表，所述哈希表用于查询所述背景网格在存储空间中的存储位置。

本发明实施例的技术方案，背景网格确定模块21，用于根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；三角形与网格对应关系确定模块22，用于根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；表面粒子投影模块23，用于根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；网格二维空间映射关系确定模块24，用于根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；内部空间点查询模块25，用于根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；内部粒子生成模块26，用于若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

相对于目前在笛卡尔背景网格上构造隐式零水平集函生成粒子，生成的粒子无法完全贴合三维几何，不能完全表征原始的几何信息的情况，本发明实施例能够将三维模型的三角形坐标与背景网格进行相交匹配，基于相交的背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系进行投影，得到表面粒子，使得表面粒子完全贴合三维几何的表面。然后，基于二维坐标系上的映射关系，根据光线投影法（ray casting）判断每个背景网格在第三维度上的射线所穿过的三角形数量，若该数量为奇数，则作为内部粒子进行投影。通过光线投影法能够准确的识别出内部粒子，使内部粒子与表面粒子更加贴合，提高粒子生成的准确性。

本发明实施例所提供的几何模型的粒子生成装置可执行本发明任意实施例所提供的几何模型的粒子生成方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图6是本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图6所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如几何模型的粒子生成方法。

在一些实施例中，几何模型的粒子生成方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的几何模型的粒子生成方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行几何模型的粒子生成方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的几何模型的粒子生成方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

实施例四

本发明实施例四还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行一种几何模型的粒子生成方法，该方法包括：

根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；

根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；

根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；

根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系；

根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；

若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

在上述实施方式的基础上，可选的，根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，包括：

读取预设文件中三维对象的三维几何信息；

通过预设背景网格对模拟域进行划分，确定所述三维对象在所述模拟域中的最小坐标，将所述最小坐标确定为最小边界；

根据所述最小边界，将所述三维对象表面三角形与背景网格进行相交计算，得到与三维对象相交的背景网格。

在上述实施方式的基础上，可选的，根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系，包括：

根据所述最小边界和预设背景网格边长确定背景网格的网格坐标；

将所述背景网格坐标转换为一维网格坐标；

通过一维的三角形索引指向所述三维对象表面三角形，建立所述三角形索引与三角形坐标的对应关系；

根据所述一维网格坐标和所述三角形索引确定背景网格包含的三角形，得到所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系。

在上述实施方式的基础上，可选的，在得到所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系之后，还包括：

根据所述一维网格坐标的数值进行排序，根据排序结果，相应的修改所述背景网格对应三角形索引的存储位置；

记录每个一维网格坐标对应的三角形索引在存储空间中的起始位置和一维表面三角形坐标的地址长度，以便根据所述起始位置、地址长度和排序结果确定一位网格坐标中任意一个三角形索引，根据所述三角形索引找到三角形坐标在存储空间中的存储位置。

在上述实施方式的基础上，可选的，根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系，包括：

将所述背景网格的二维坐标转换为一维坐标；

根据所述一维坐标，以及所述背景网格的第三维坐标，得到每个所述背景网格在二维坐标系上的映射关系。

在上述实施方式的基础上，可选的，在得到映射关系之后，还包括：

根据所述一维坐标数值进行排序，在存储空间中根据排序结果依次存储一维坐标，记录一维坐标的排序顺序；

记录每个一维坐标在存储空间中的起始位置和所述一维坐标的地址长度，以便根据所述起始位置、地址长度和排序顺序确定任意一个一维坐标在存储空间中的存储位置；

构建一维坐标的哈希表，所述哈希表用于快速查找一维坐标在存储空间中的位置。

在上述实施方式的基础上，可选的，在根据所述背景网格的三维坐标确定每个网格在二维坐标系上的映射关系之前，还包括：

根据背景网格的三维坐标确定一维网格坐标；

根据所述一维网格坐标建立哈希表，所述哈希表用于查询所述背景网格在存储空间中的存储位置。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与开发人员的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向开发人员显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），开发人员可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与开发人员的交互；例如，提供给开发人员的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自开发人员的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形开发人员界面或者网络浏览器的开发人员计算机，开发人员可以通过该图形开发人员界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种几何模型的粒子生成方法，其特征在于，包括：

根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；

根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；

根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个背景网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；

根据所述背景网格的三维坐标确定每个背景网格在二维坐标系上的映射关系；

根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；

若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，包括：

读取预设文件中三维对象的三维几何信息；

通过预设背景网格对模拟域进行划分，确定所述三维对象在所述模拟域中的最小坐标，将所述最小坐标确定为最小边界；

根据所述最小边界，将所述三维对象表面三角形与背景网格进行相交计算，得到与三维对象相交的背景网格。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系，包括：

根据所述最小边界和预设背景网格边长确定背景网格的网格坐标；

将所述背景网格坐标转换为一维网格坐标；

通过一维的三角形索引指向所述三维对象表面三角形，建立所述三角形索引与三角形坐标的对应关系；

根据所述一维网格坐标和所述三角形索引确定背景网格包含的三角形，得到所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在得到所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系之后，还包括：

根据所述一维网格坐标的数值进行排序，根据排序结果，相应的修改所述背景网格对应三角形索引的存储位置；

记录每个一维网格坐标对应的三角形索引在存储空间中的起始位置和一维表面三角形坐标的地址长度，以便根据所述起始位置、地址长度和排序结果确定一位网格坐标中任意一个三角形索引，根据所述三角形索引找到三角形坐标在存储空间中的存储位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述背景网格的三维坐标确定每个背景网格在二维坐标系上的映射关系，包括：

将所述背景网格的二维坐标转换为一维坐标；

根据所述一维坐标，以及所述背景网格的第三维坐标，得到每个所述背景网格在二维坐标系上的映射关系。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在得到映射关系之后，还包括：

根据所述一维坐标数值进行排序，在存储空间中根据排序结果依次存储一维坐标，记录一维坐标的排序顺序；

记录每个一维坐标在存储空间中的起始位置和所述一维坐标的地址长度，以便根据所述起始位置、地址长度和排序顺序确定任意一个一维坐标在存储空间中的存储位置；

构建一维坐标的哈希表，所述哈希表用于快速查找一维坐标在存储空间中的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述背景网格的三维坐标确定每个背景网格在二维坐标系上的映射关系之前，还包括：

根据背景网格的三维坐标确定一维网格坐标；

根据所述一维网格坐标建立哈希表，所述哈希表用于查询所述背景网格在存储空间中的存储位置。

8.一种几何模型的粒子生成装置，其特征在于，包括：

背景网格确定模块，用于根据三维对象的三维几何信息和预设背景网格，确定与三维对象相交的背景网格，所述三维几何信息包括构成所述三维对象的三角形坐标；

三角形与网格对应关系确定模块，用于根据所述背景网格的坐标和所述三角形坐标，确定所述背景网格与所述三维对象表面三角形的对应关系；

表面粒子投影模块，用于根据所述背景网格与三角形的对应关系，确定每个背景网格中的多个三角形，将所述背景网格中心点投影到距离最近的三角形上作为表面粒子；

网格二维空间映射关系确定模块，用于根据所述背景网格的三维坐标确定每个背景网格在二维坐标系上的映射关系；

内部空间点查询模块，用于根据光线投影法，从任意一个所述背景网格向第三维度发出射线，根据所述映射关系查找所述射线穿过的三角形的数量，所述第三维度为三维空间中除所述二维坐标系表示的二维坐标以外的维度；

内部粒子生成模块，用于若所述数量为奇数，将所述背景网格对应的空间点确认为内部点，根据所述内部点生成所述三维对象的内部粒子。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的几何模型的粒子生成方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的几何模型的粒子生成方法。