CN113192207A - 基于osg的物体外轮廓表面重建方法及*** - Google Patents

Abstract

基于OSG的物体外轮廓表面重建方法及***，包括以下步骤：读取物体外轮廓切片数据并编号保存；按顺序对每相邻两层进行处理，将第一层作为基准，对下一层进行平移和缩放比例矫正，使得两层的最小外接矩形形状、面积完全相等；按照距离和面积进行拓扑计算，循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系，连接各切片数据，完成物体外轮廓表面重建。本发明针对不规则的物体外轮廓的多层切片数据，使用化整为零的方法，将切片层两两间连接，并通过最小外接矩形矫正切片进行辅助计算，最终可实现物体外轮廓的连线重建。

Description

基于OSG的物体外轮廓表面重建方法及***

技术领域

本发明属于计算机图形技术领域，涉及一种基于OSG的物体外轮廓表面重建方法及***。

背景技术

在计算机图形领域中，切片采集数据常常体现在雷达的多层搜索边界点、物体被多层切割扫描后的采样数据集等，比如ct成像采样结果，当我们获取到这样类型的数据后，是不便直接观看的，因为此时的数据是离散型的分层数据集，每层数据之间都有一定间距(根据采样仪器和采样方法决定间距)，从这些点的正面看过去，成像效果是多条长短不一的线段，因此需要对这些分层数据进行层级间连线、填充、上色的绘制操作。填充和上色可在连线完成后交给osg自带的图元绘制函数去做，但对于切片数据的连接，此前并无先例和方法。切片数据往往具有数据量庞大、切片层位置不在同一中心线、切片层规格大小不一，所以很难简单地计算出切片层之间的拓扑关系，因此，针对切片数据的拓扑关系计算是此项工作需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于OSG的物体外轮廓表面重建方法及***，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，包括以下步骤：

读取物体外轮廓切片数据并编号保存；

按顺序对每相邻两层进行处理，将第一层作为基准，对下一层进行平移和缩放比例矫正，使得两层的最小外接矩形形状、面积完全相等；

按照距离和面积进行拓扑计算，循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系，连接各切片数据，完成物体外轮廓表面重建。

进一步的，读取物体外轮廓切片数据后按层序和数据顺序进行编号。

进一步的，按顺序对每相邻两层进行处理：

一层切片数据平面，原点在平面中心，x轴正方向定义为原点向右侧连线，y轴正方向定义为原点向里，定义相邻两层为A和B，分别计算A和B以y轴正方向为上方向的最小外接矩形Ra和Rb。

进一步的，平移、缩放B，使得Rb和Ra位置、大小相同。

进一步的，按照距离和面积进行拓扑计算，循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系：

1)从A第一个顶点A1开始，B中距离最近点为B的开始顶点B1；

2)分别计算三角形A1B1B2和A1A2B1的面积，面积小的为第一个三角形；重复1)，直到所有顶点计算完毕。

进一步的，拓扑计算为从第一层的点A1开始遍历，连接三角形，确定两平面之间的拓扑关系，直到所有平面的拓扑关系计算完毕后，连接各切片数据。

进一步的，读取的物体外轮廓切片数据到内存空间，内存空间为根据数据量本身大小决定的的内存空间。

进一步的，基于OSG的物体外轮廓表面重建***，包括

数据读取模块用于读取物体外轮廓切片数据并编号保存；

相邻两层切片数据处理模块用于按顺序对每相邻两层进行处理，将第一层作为基准，对下一层进行平移和缩放比例矫正，使得两层的最小外接矩形形状、面积完全相等；

拓扑计算模块用于按照距离和面积进行拓扑计算，循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系，连接各切片数据，完成物体外轮廓表面重建。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明针对不规则的物体外轮廓的多层切片数据，使用化整为零的思想，在局部坐标系下，遍历每层数据，分别绘制当前层和下一层的最小外接矩形，将第一层作为基准，对下一层进行平移和缩放比例矫正，使得两层的最小外接矩形形状、面积完全相等，再按照距离和面积进行拓扑计算，将两层的位置数据进行连接；循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系，最终可实现物体外轮廓的连线重建，实现根据物体外轮廓表面采样点构建三维模型。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是通过切片数据构造的物体外轮廓效果图；

图3通过切片数据构造的物体外轮廓效果；

图4演变流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1至图4，基于OSG的物体外轮廓表面重建方法：

完整的步骤：

1)读取数据(切片采集数据)到一个足够大(根据数据量本身大小决定)的内存空间，按层序和数据顺序进行编号，比如第一层一号，第三层九号；

2)按层序，对每相邻两层进行处理；

3)定义相邻两层为A和B，分别计算A和B以y轴正方向(以一层切片数据平面为例，原点在平面中心，x轴正方向定义为原点向右侧连线，y轴正方向定义为原点向里)为上方向的最小外接矩形Ra和Rb；

4)平移、缩放B，使得Rb和Ra位置、大小相同，

5)从A第一个顶点A1开始，B中距离最近点为B的开始顶点B1；

6)分别计算三角形A1B1B2和A1A2B1的面积，面积小的为第一个三角形；

7)重复步骤5，直到所有顶点计算完毕。例如第一个三角形为A1B1B2则再计算分别三角形A1B2B3和A1A2B2的面积，面积小的为第二个三角形；

8)重复步骤2-7，直到所有层计算完毕。

本方法针对的数据类型是物体外轮廓的多层切片数据，然而物体的外轮廓常常是不规则的，因此切片后产生的数据也并不具有规律性。针对此类型数据，需要使用化整为零的方法，将切片层两两间连接，并通过最小外接矩形矫正切片进行辅助计算，最终可实现物体外轮廓的连线重建。

辅助显示，在三个切片层上，将下层作为第一层，以第一层为基准，平移并拉伸第二层的最小外接矩形，使第一和第二层的最小外接矩形形状面积一致。

从第一层的点A1开始遍历，按照上文的步骤连接三角形，确定两平面之间的拓扑关系，直到所有平面的拓扑关系计算完毕后，连接各切片数据。

根据接收到的雷达探测范围边界数据，成功按照切片数据构建出了雷达的表面范围，并根据实际数据进行了对比，结果符合雷达探测的真实范围。

采集了具有探测功能雷达的最大探测范围数据，将多个雷达探测范围融合并采样后的切片数据进行外轮廓重构，实现了雷达融合范围外轮廓表面重建。

实施例：

首先，将采集到的雷达最大探测范围数据从计算机存储区域读入到内存，按切片数据文件中层序和点序进行编号，从第0层的0点，第0层1点一直排序到第n层的x点(n层是最后一层，x点是最后一层的最后一个点)；接着遍历所有层，按照每次两层的顺序处理，0和1层，1和2层，2和3层，直到n-1和n层；以前一层为标准，比如处理0和1层时，以第0层为标准，处理1和2层时，以前1层为标准，在前一层所在平面的中心建立坐标系，原点即为平面中心，x轴正方向定义为原点向右连线，y轴正方向定义为原点向里，以y轴为正方向，分别对前后两层切片数据做最小外接矩形，得到最小外接矩形Ra和Rb；此时的Ra作为基准，对Rb进行平移和缩放，使得Rb与Ra的位置和大小完全相同；从前一层的0号点A1，对该点相对后一层中距离最近的一点B1开始，A2和B2分别是A1和B1的下一个点，以此类推，A3为A2的下一个点，B3为B2的下一个点…分别计算三角形A1B1B2和A1A2B1的面积，面积小的为第一个三角形，当三角形面积较小的是A1B1B2时，保存拓扑关系，再计算A1B2B3和A1A2B2的面积，直到所有顶点遍历完；最终将所有拓扑关系梳理完成，得到了物体表面重构的连线方式，实现了雷达融合范围外轮廓表面重建。

Claims (8)

1.基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

读取物体外轮廓切片数据并编号保存；

按顺序对每相邻两层进行处理，将第一层作为基准，对下一层进行平移和缩放比例矫正，使得两层的最小外接矩形形状、面积完全相等；

按照距离和面积进行拓扑计算，循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系，连接各切片数据，完成物体外轮廓表面重建。

2.根据权利要求1所述的基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，其特征在于，读取物体外轮廓切片数据后按层序和数据顺序进行编号。

3.根据权利要求1所述的基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，其特征在于，按顺序对每相邻两层进行处理：

一层切片数据平面，原点在平面中心，x轴正方向定义为原点向右侧连线，y轴正方向定义为原点向里，定义相邻两层为A和B，分别计算A和B以y轴正方向为上方向的最小外接矩形Ra和Rb。

4.根据权利要求3所述的基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，其特征在于，平移、缩放B，使得Rb和Ra位置、大小相同。

5.根据权利要求1所述的基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，其特征在于，按照距离和面积进行拓扑计算，循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系：

1)从A第一个顶点A1开始，B中距离最近点为B的开始顶点B1；

2)分别计算三角形A1B1B2和A1A2B1的面积，面积小的为第一个三角形；重复1)，直到所有顶点计算完毕。

6.根据权利要求5所述的基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，其特征在于，拓扑计算为从第一层的点A1开始遍历，连接三角形，确定两平面之间的拓扑关系，直到所有平面的拓扑关系计算完毕后，连接各切片数据。

7.根据权利要求1所述的基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，其特征在于，读取的物体外轮廓切片数据到内存空间，内存空间为根据数据量本身大小决定的的内存空间。

8.基于OSG的物体外轮廓表面重建***，其特征在于，基于权利要求1至7任意一项所述的基于OSG的物体外轮廓表面重建方法，包括

数据读取模块用于读取物体外轮廓切片数据并编号保存；

相邻两层切片数据处理模块用于按顺序对每相邻两层进行处理，将第一层作为基准，对下一层进行平移和缩放比例矫正，使得两层的最小外接矩形形状、面积完全相等；

拓扑计算模块用于按照距离和面积进行拓扑计算，循环遍历出所有相邻层级之间的拓扑关系，连接各切片数据，完成物体外轮廓表面重建。

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