(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210865954.3 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 北京工商大 学 地址 100048 北京市海淀区阜成路3 3号 (72)发明人 李海生　连继光　吴晓群　李楠　 王晓川　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 金怡 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于分块映射的拼接式三维表面结构 网格生成方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于分块映射的拼接式三 维表面结构网格生成方法及系统， 其方法包括： S1： 输入三维数模， 使用保角约束参数化整体处 理， 确定面积畸变区域； S2： 按照畸变区域确定三 维分割边界将三维数模分割为多个子模型， 对多 个子模型分别进行保角约束参数化， 并对每个子 模型提取特征线及分割边界； 步骤S3： 选择任一 子模型Mi， 依据特征线， 在二维平面域中生成四 边形二维结构网格， 并将分割边界划分约束传给 其他子模型用于构建二维结构网格， 再将二维结 构网格逆映射得到三维表面结构网格； 步骤S4： 将Mi三维表面结构网格和其他子模型在采用 边 界合并的方式分别进行拼接， 得到完整的三维表 面结构网格。 本发明提供方法可生成无畸变的三 维数模表面结构网格 。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115114870 A 2022.09.27 CN 115114870 A 1.一种基于分块映射的拼接式三维表面结构网格生成方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 输入背景三角网格的三维数模， 使用保角约束参数化映射算法对所述三维模 型整体处 理， 确定面积畸变超过阈值的区域作为畸变区域； 步骤S2： 根据所述畸变区域确定分割边界， 并按照所述分割边界将三维数模分割为多 个子模型Mi,i＝1…n,n为所述子模型的个数； 对多个所述子模型分别进行保角约 束参数化 映射到二维平面 域， 同时， 提取并保存所述子模型的特 征线和所述分割边界的信息； 步骤S3： 选 择任一所述子模型Mi依据其对应的特征线， 在二维平面域中生成由四边形网 格组成的二维结构网格， 获取位于Mi的分割边 界上的所述四边形网格的顶点坐标作为边 界 划分约束； 将Mi的二维结构网格逆映射 回三维空间， 得到子模型Mi的三维表面结构网格； 将 所述边界划分约束传给其他所述子模型， 其他所述子模型基于所述边界划分约束 结合除所 述分割边界以外的所述特征线生成对应的二维结构网格， 逆映射回三维空间， 得到其他所 述子模型的三维表面结构网格； 步骤S4： 将子模型Mi三维表面结构网格和其他子模型三维表面结构网格在所述分割边 界处采用边界合并的方式分别进行拼接， 最后得到所述 三维数模的三维表面结构网格。 2.根据权利要求1所述的基于分块映射的拼接式三维表面结构网格生成方法， 其特征 在于， 所述步骤S1： 输入背 景三角网格的三 维数模， 使用保角约束参数化映射算法对所述三 维模型整体处 理， 确定面积畸变超过阈值的区域作为畸变区域， 具体包括： 步骤S11： 输入背景三角网格的三维数模， 使用保角约束参数化映射算法对所述三维模 型整体处 理； 步骤S12： 计算映射到二维平面域的三角形的面积与其对应在三维数模的面积之比， 如 果大于阈值， 则认为该三角形发生畸变， 将所有超过阈值的三角形构成的区域作为畸变区 域。 3.根据权利要求2所述的基于分块映射的拼接式三维表面结构网格生成方法， 其特征 在于， 所述步骤S2： 根据所述畸变区域确定 分割边界， 并按照所述分割边界将三 维数模分割 为多个子模型Mi,i＝1…n,n为所述子模型的个数； 对多个所述子模型分别进行保角约束参 数化映射到二 维平面域， 同时， 提取并保存所述子模型的特征线和所述分割边界信息， 具体 包括： 步骤S21： 根据 所述畸变区域确定分割边界， 并按照所述分割边界将三维数模分割为多 个子模型Mi,i＝1…n,n为所述子模型的个数； 步骤S22： 对多个所述子模型分别进行保角约束参数化映射到二维平面域， 并采用二面 角阈值方法提取所述子模型 的特征线， 删除孤立的或者不封闭特征线， 保留构成 闭环的特 征线； 步骤S23： 提取并保存所述子模型的特 征线和所述分割边界的信息 。 4.根据权利要求1所述的基于分块映射的拼接式三维表面结构网格生成方法， 其特征 在于， 所述步骤S3： 选择任一所述子模型Mi依据其对应的特征线， 在 二维平面域中生成由四 边形网格组成的二维结构网格， 获取位于Mi的分割边界上的所述四边形网格的顶点坐标作 为边界划分约束； 将Mi的二维结构网格逆映射回三维 空间， 得到子模型Mi的三维表面 结构网 格； 将所述边界划分约束传给其他所述子模型， 其他所述子模型基于所述边界划分约束结 合除所述分割边界以外的所述特征线生成对应的二维结构网格， 逆映射回三维空间， 得到权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115114870 A 2其他所述子模型的三维表面结构网格， 具体包括： 步骤S31： 选择任一所述子模型Mi依据其对应的特征线， 在二维平面域中生成由四边形 网格组成的二维结构网格； 其中， 所述四边形网格的顶点集为V＝(X',Y')， V表示Mi在二维 平面域所有生成的四边形网格的顶点， (X',Y')表示Mi在二维平面域所有生成的四边形网 格的顶点 坐标； 步骤S32： 获取所述分割边界中三角网格的三角边和点 之间的关系： G＝<Point,E>， Ei＝ (Pointi1,Pointi2),Pointi1＝(xi1,yi1),Pointi2＝(xi2,yi2)， 其中， Ei为三角网格的一条由顶 点Pointi1和顶点Pointi2构成的线段， (xi1,yi1)为此线段的一个顶点Pointi1的坐标， (xi2, yi2)为此线段的另一个顶点Pointi2的坐标； 依据下述公式判断所述四边形网格的顶点是否 位于所述分割边界上： 其中， vj＝(xj,yj)表示四边形网格的第j个顶点 坐标； 记录所有满足该公式的四边形网格的顶点 坐标， 作为 边界划分约束； 步骤S33： 将Mi的二维结构网格逆映射回三维空间， 得到 子模型Mi的三维表面结构网格； 步骤S34： 将所述边界划分约束传给其他所述子模型， 其他所述子模型基于所述边界划 分约束结合除所述分割边界以外的所述特 征线生成对应的二维结构网格； 步骤S35： 重 复步骤S33， 将其他所述子模型的二维结构网格， 逆映射为对应的三维表面 结构网格。 5.一种基于分块映射的拼接式三维表面结构网格生成系统， 其特征在于， 包括下述模 块： 确定畸变区域模块， 用于输入背景三角网格的三维数模， 使用保角约束参数化映射算 法将所述 三维模型整体处 理， 选择面积畸变超过阈值的区域作为畸变区域； 确定分割边界模块， 用于根据所述畸变区域确定分割边界， 并按照所述分割边界将三 维数模分割为多个子模型Mi,i＝1…n,n为所述子模型的个数； 对多个所述子模型分别进行 保角约束参数化映射到二维平面域， 同时， 提取并保存所述子模型 的特征线和所述分割边 界的信息； 生成子模型三维表面结构网格模块， 用于选 择任一所述子模型Mi依据其对应的特征线， 在二维平面域中生成由四边形网格组成的二维结构网格， 获取位于Mi的分割边 界上的所述 四边形网格 的顶点坐标作为边界划 分约束； 将Mi的二维结构网格逆映射回三维空间， 得到 子模型Mi的三维表面结构网格； 将所述边界划分约束传给其他所述子模型， 其他所述子模 型基于所述边界划分约束结合除所述分割边界以外的所述特征线生成对应的二维结构网 格， 逆映射回三维空间， 得到其 他所述子模型的三维表面结构网格； 拼接子模型三维表面结构 网格模块， 用于将子模型Mi三维表面结构网格和其他子模型 三维表面结构网格在所述分割边界处采用边界合并的方式分别进 行拼接， 最后得到所述三 维数模的三维表面结构网格。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115114870 A 3