[发明专利]一种新的三维数据结构－二体式数据结构

说明书

技术领域

本发明涉及地质、矿产、石油、土木工程、城市地质、建筑和水利水电工程等需要建立三维模型的领域，特别是三维实体涉及到大量体单元的领域。

背景技术

边界表示法(B-Rep，Boundary Representation)是目前三维建模中比较通用的方式之一。在B-Rep边界表示法里，空间对象被分解为四类基本元素的集合，即点、线、面和体，每一类元素由几何数据类型标志及相互间的拓扑关系组成。三维实体用它的边界来表示，并且通过空间拓扑结构关系来建立各边界的联系。其优点是表示实体的点、线、面等几何元素是显露的，能比较快地绘制出来，并且可方便地对体单元或体单元组合进行多种操作和运算。其缺点是数据结构复杂，需要占用大量的存储空间，对复杂体处理起来要耗费大量的时间，对硬件的要求也较高。

因此，有必要研究和提出新的三维数据结构，以克服B-Rep边界表示法的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对B-Rep模型中数据结构复杂，需要占用大量的存储空间，对复杂体处理起来要耗费大量的时间，对硬件的要求也较高等缺陷，特提供一种新的三维数据结构-二体式数据结构，以便简化三维模型的数据结构，使其逻辑结构更加简洁，大幅度减少存储空间，提高复杂体处理的效率，降低对硬件的要求，同时又保留了B-Rep模型的显著优点，在便于建立三维模型的基础上，也有利于进一步对三维实体进行矢量剪切及动态演化模拟，具有广泛的用途。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由一个共用面代替两个体单元相接的两个面，构成二体共面结构，所述共用面具有两个体单元的属性。

本发明提出的二体式结构是一种新的三维数据结构，是对B-Rep边界表示法的优化与改进，将空间三维实体分为线对象(Polyline Object)、多边形对象(Polygon Object)、曲面对象(Surface Object)、标注对象(Text Object)和体对象(Volume Object)等，实体的三维模型由大量的体单元组成，每个体单元不必都要有完全独立的各个面，所有相邻的体单元都有一个共同拥有的公共面，即在“二体式”数据结构中，相邻两个体单元接触部分的两个面被合并成为一个面。二体式结构的这种特点，既有利于三维实体内部各种空间位置和拓扑关系的保持，也有利于进一步对三维实体进行矢量剪切及动态演化模拟。

本发明提出和使用的二体式结构，具有更简洁的逻辑关系，更有效的数据组织，使以前由于数据过于庞大、逻辑关系过于复杂等而不好进行的工作(如复杂体的矢量剪切等)得以顺利进行，是一种比较理想的三维数据结构，其既具有B-Rep模型本身的优点，又较好地克服了B-Rep模型占用大量存储空间的缺点，进而加快了处理速度和大幅度降低了对硬件的较高要求，具有广泛的用途，可以用于需要建立三维模型的相关领域。

下面对本发明二体式结构所具有的优点作进一步说明：

(1)三维体拓朴结构为“二体式结构”，体与体相接触处只有一个公用面，公共面上的结点也是公用的，而三维模型是由大量的体单元组成的，很显然，这种结构比所有体单元都有独立的结点和面的情况，能够较大幅度地节省存贮空间。

(2)在节省存储空间的同时，由于减少了大量要处理的对象，因而可以较大幅度地提高体单元运算的处理速度，使以前在相同硬件条件下处理不了或需要大量时间的运算可以处理了或处理的很快。也就较大幅度减低了对硬件的要求。

(3)由于二体共有一部分结点，拥有共同的分界面，因而体之间无缝。

(4)由于各体单元是无缝接触，因而不但便于管理，而且由于在两体之间不会存在缝隙，从而也就提高了模型的精度。

附图说明

图1是本发明使用二体式结构的三维模型表达示意图。

具体实施方式

本发明提供的二体式数据结构是一种新的三维数据结构：由一个共用面代替两个体单元相接的两个面，构成二体共面结构，所述共用面具有两个体单元的属性。

所述共用面，其面上的所有的结点由两个体单元共有，因而两个体单元之间共面部分是无缝的；由于所有相接面都具有二体共面结构，因而所有体之间也是无缝的。