[发明专利]一种高效鲁棒的三角网切割方法

说明书

本发明公开了一种高效鲁棒的三角网切割方法，包括数据预处理；采用过滤器的方法避免重复求交计算；利用位置的关系判别将定量的浮点运算转化为定性判别运算，快速准确推断交点位置；为相交三角形选择合适的二维投影平面并重新三角化以保证网格拓扑结构；使用按相对位置与拓扑相结合的切割方式，实现对复合面的正确切割；通过剪断交线的方法，保证正确切割含复合面和含自相交面的体并生成剖面；对共面与非共面三角形切割进行统一处理，提高共面求交效率。本发明能实现对复杂三维地质模型实施高效地任意切割和获取切割剖面，为地质工作者提供高效鲁棒的辅助三维建模和辅助决策工具。

技术领域

本发明涉及不规则三角网格(Triangular Irregular Networks，TIN)图形处理技术领域，具体为一种高效鲁棒的三角网切割方法。

背景技术

三维模型必须有高效稳定的模型分析方法对模型进行相应的处理，这样才能体现三维模型的价值，才能将模型用于地质工作者的实际工作中，提高工程人员的工作效率，真正做到为社会经济发展做出贡献。三维地质模型可以辅助地质工作者进行数据管理和数据分析。在使用三维地质建模软件构建三维地质模型时，断层或地层之间常发生相交，有时需要从相交的地方切断，所以需要采用三角网切割方法进行辅助建模；有时需要切割地质模型和生成地质剖面，帮助地质工作者进行模型分析，辅助决策。此外，三角网切割在电影、医疗和机械制图等领域也有广泛应用。

针对三角网切割模型的切割，有如下框架以及关键方法：

基于快速碰撞检测的RAPID库、带约束的Delaunay三角化库TRIANGLE和VTK(Visualization Toolkit)库的TRICUT开源包。TRICUT框架基于三个开源程序，用于实现对三角网进行切割。后来TRICUT框架被应用到了地质建模中和CAD行业中。但是TRICUT框架是考虑基本的切割问题，不能很好地对复杂地质模型进行高效鲁棒地切割。

基于将三维交点投影到一维区间的三角形相交检测。该类方法的基本思想是将交点投影到交线上，对边与平面产生的每个交点计算出一个数值，对获得四个交点对应的两个一维区间，在一维区间之间进行相交检测，判断三角形对的相交情况。从而将三维空间的相交测试转换到一维区间的相交测试。但是仅获取交点的三维坐标值，重新三角化后不能保证三角网的拓扑正确性。

基于将拓扑搜索的三角网分边。使用交线对三角网进行分边时，首先要对三角网进行建拓扑调整，然后搜索靠近交线一侧的所有三角形，以这些三角形为基础，搜索所有和这些三角形在相同一侧的三角形，最后剩下的三角形划分到交线的另一侧。从而将三角网划分为两边。拓扑分边方法的优点是速度较快，缺点是对拓扑要求较高，当三角网中拓扑有错误时，可能导致分边失败，无法正确切割模型。

基于对共面三角形对相交情形进行分类，对不同情况直接求交，得到共面三角形对的交点、交线。但是对共面三角形对直接求交比较繁琐，实现复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种切割复杂地质模型效率高、鲁棒性高和能有效处理共面三角网切割的高效鲁棒的三角网切割方法。

本发明的实施例提供一种高效鲁棒的三角网切割方法，基于不规则三角网图形处理技术,包括以下步骤：

步骤1：对原始三角网进行预处理，包括去除三角网中的重复点和重复三角形；

步骤2：通过解方程组的方法计算原始三角网中线段与三角形的交点,并且根据已经计算出来的信息推断交点位置信息，同时，将已经求过交点的线段与三角形的求交记录保存在过滤器中，在对线段与三角形求交前，先在过滤器中查找是否已经保存该线段与三角形的求交记录，若未查找到，则用解方程组的方法对该线段与三角形求交，进而获得相交三角形对及其有向交线段，若所求相交三角形对为共面，则进行步骤3，若所求相交三角形对为不共面，则进行步骤5；