基于三角网格模型的剖面轮廓信息提取.pdf

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1、26测绘通报2012年第9期文章编号：0494-0911(2012)09-0026-03中图分类号：P23文献标识码：B基于三角网格模型的剖面轮廓信息提取张小青，吴坤华，黄鹤(1．福建水利电力职业技术学院水利工程系，福建永安366000；2．福建水利电力职业技术学院电气工程系，福建永安366000；3．北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院，北京100044；4．现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室，北京100044)ExtractionofSectionContourInformationBasedonTriangularMeshes

2、ZHANGXiaoqing，WUKunhua，HUANGHe摘要：为获得三角网格模型的剖面轮廓信息，提出分层切片和邻接排序算法。首先将模型中的三角形面片在剖切方向上分组；然后计算每一组三角形和剖切平面的交线，并按邻接顺序将交线按首尾顺序连接；最后对每一层非封闭的轮廓线进行封闭处理，并计算剖面面积。试验结果表明，该算法高效简单，能够有效地获得封闭的剖面轮廓环。关键词：三角网格模型；网格剖切；分层切片；邻接顺序；轮廓信息本文采用OBJ格式的三维模型数据，利用分层一、引言切片和邻接排序算法，获得了三角网格模型的剖面三维模型中的三角网格模型具有许多

3、良好的轮廓信息，并对其处理结果进行了分析。几何特性，它能够用多个面片逼近复杂形体的表二、轮廓线生成算法面，而且容易处理，因此三角网格模型被广泛应用于计算机图形学、机械仿真、科学计算可视化等领本文的剖切算法可归纳为读取模型数据，即先提域J。剖面轮廓线是三维模型的一个重要特征，它取模型中的三角形顶点信息，将三角形在剖切方向上代表模型在某一位置处的大致轮廓和几何形状，并分组；然后在每一组中，比较三角形和剖切平面的空体现三维模型的基本外观。如在文物三维展示和问位置关系，如果三角形和剖切平面相交，则将交线虚拟修复中，往往需要观察其各个部位的截面特添加

4、到交线组合中；最后对交线排序并进行封闭处征，为达到既不损坏文物、又能够观察文物的截面理，获得封闭的轮廓线。算法流程如图1所示。形状和大小的目的，可采用对三维模型进行剖切处取三角网格理的方法实现文物剖面轮廓信息的提取。【!：bj』塑．．．．．．!I．．．一三角形面目前常用的剖面轮廓线提取算法主要分两将三角形剖切方向分类：一类是先建立网格模型中的顶点、边和三角面片的邻接拓扑关系，再计算网格模型与剖切平面二二工二二三／歌啻＼角形均已的交点，此类算法的优点是交点是有序的，但建立＼遍历／网格模型的完整的相邻拓扑关系比较费时；另一类算法是根据网格模型中

5、三角形的几何特征，预先将三角形按特定法则进行排序和分组，并在每组中建立模型的点、边和三角形面片的邻接拓扑关系，再用平面对组中的三角形进行剖切处理。后一类算轮廓线封闭出理法只需比较每个小组中的三角形和剖切平面的位置关系，而在每个小组中建立网格模型中的顶点、图1轮廓线生成算法流程边和三角形之间的相邻拓扑关系，减少了三角形面1．模型中的三角形面片分组片和切割平面空间位置关系的判断次数，简化了网影响剖切算法效率的因素有两个：一个是格模型拓扑关系的构建工作。收稿日期：2012494-25作者简介：张小青(198O一)，女，江西东乡人，硕士，助教，主要

6、研究方向为精密工程测量。2012年第9期张小青，等：基于三角网格模型的剖面轮廓信息提取27模型中三角形的数量；另一个是剖切层数。为了提D=r上+6y+CZ+d(2)高算法效率，将模型中的三角面片进行预处理，即根据D值符号相同或不相同的情况，可确定三将模型中的三角形按照一定规则分成多个小组。角形和平面的空间位置关系，包括5种情况，如图3本文是沿着Z轴方向剖切，即将模型中的三角形面所示，除了图3(a)中的三角形和平面没有交点，片按其顶点坐标z值的大小进行排序，求出网格模图3中(b)一(e)均存在交点。型中的z坐标最小值zi和最大值z，模型中的C

7、CC每个三角形面片被剖切的顺序由该三角形的Z坐标最小值zi确定。假设剖切间距为d，表示第i层剖切平面的高度，则第一层剖面的z坐标为z，(a)(b)其值为模型中z坐标最小值zi与剖切间距为d之图3三角形和平面的相交情况和，第i层剖面高度的z坐标为z，第i+1层剖面的z坐标为z⋯，相邻剖面之间的计算公式为3．轮廓线封闭处理z=Z+d(1)获得交线组合后，再对交线进行排序构建封闭模型中三角形分组算法原理为：设一为第i一轮廓环，先从交线组合中，任意取出一条交线，并将1层剖切平面的高度，Z(i=1，2，⋯，n)为第i层剖这条交线添加到一个新交线组合中

8、，每条交线都有切平面的高度，则存放在第i层剖切轮廓上的三角头节点和尾节点。从这条交线的尾节点开始，寻找形面片由如下关系确定：当某个三角形的zi和下一条交线上离这个尾节点距离最近的