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专利号: 2022105593239
申请人: 南昌工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述方法包括:获取室内空间体对象的离散面集合,对所述离散面集合进行预处理,以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连;

区分所述离散面集合的内表面与外表面,依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序;

所述区分所述离散面集合的内表面与外表面,依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序的步骤包括:选定任一外表面为起始搜索面,并指定所述起始搜索面的法向量指向体外,根据向量外积计算出所述起始搜索面的法向量;

将所述离散面集合中的公共边关联的被搜索面的法向量以所述公共边的方向进行统一,并根据向量外积计算出所述被搜索面的法向量;

根据向量外积计算所述被搜索面的法向量与所述起始搜索面的法向量所构成平面的平面法向量;

若所述平面法向量等于零,则将所述被搜索面置于所述起始搜索面的右侧;

若所述平面法向量不等于零,则计算所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积,并判断所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积是否大于零;

若所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积大于零,则将所述被搜索面置于所述起始搜索面的右侧;

若所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积小于零,则将所述被搜索面置于所述起始搜索面的左侧;

若所述起始搜索面的右侧或左侧存在已排序的面,则获取所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量,并计算所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量与所述公共边的向量之间的内积;

若所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量与所述公共边的向量之间的内积大于零,则将所述被搜索面置于所述已排序的面的右侧;

若所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量与所述公共边的向量之间的内积小于零,则将所述被搜索面置于所述已排序的面的左侧;

以此类推,以完成所述离散面集合中的所有面的集合排序;

确定所述离散面集合的起始搜索面,通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面,以构建当前体对象;

构建所述当前体对象的所有相邻体,并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系。

2.根据权利要求1所述的室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述获取室内空间体对象的离散面集合,对所述离散面集合进行预处理,以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连的步骤包括:对所述离散面集合进行结点匹配以确定结点坐标;

根据所述结点坐标以及所述离散面集合中原始多边形顶点顺序依次建立边与结点、环与边和面与环的层次组合关系,并构建边与面的关联关系。

3.根据权利要求1所述的室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述区分所述离散面集合的内表面与外表面,依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序的步骤包括:区分所述离散面集合的内表面与外表面,选取任一所述外表面为起始搜索面,并获取所述外表面的法向量;

选定所述起始搜索面的一条边为公共边,获取所述离散面集合中与所述公共边关联的其他面的法向量;

创建面集合排序序列,并根据所述外表面的法向量与所述其他面的法向量对所述离散面集合进行排序。

4.根据权利要求1所述的室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述确定所述离散面集合的起始搜索面,通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面,以构建当前体对象的步骤包括:选取任一所述外表面为起始搜索面,将所述起始搜索面所包含的内环面加入当前体对象的记录中;

计算所述当前体对象中所有面的外环边的度,直至所有面外环边的度均为预设值,以完成所述当前体对象的构建。

5.根据权利要求4所述的室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述计算所述当前体对象中所有面的外环边的度,直至所有面外环边的度均为预设值,以完成所述当前体对象的构建的步骤包括:若存在度为非预设值的边,则以该边所在的面为搜索面在该边进行最邻近面搜索,并将所述最邻近面加入当前体的记录中。

6.根据权利要求4所述的室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述选取任一所述外表面为起始搜索面,将所述起始搜索面所包含的内环面加入当前体对象的记录中的步骤之后还包括:若所述起始搜索面没有内环面,遍历所述起始搜索面的外环边,并计算所述外环边在所述离散面集合中边的度;

判断所述外环边在所述离散面集合中边的度与度预设值之间的大小关系;

若所述外环边在所述离散面集合中边的度等于所述度预设值,将所述起始搜索面关联的面加入当前体的记录中;

若所述外环边在所述离散面集合中边的度大于所述度预设值,将所述起始搜索面的最邻近面加入当前体的记录中。

7.根据权利要求1所述的室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述构建所述当前体对象的所有相邻体,并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系的步骤包括:选取所述当前体对象中任一所述内表面作为构建所述当前体对象的相邻体的起始搜索面,以完成所述相邻体的构建;

建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系。

8.根据权利要求7所述的室内空间三维拓扑关系构建方法,其特征在于,所述选取所述当前体对象中任一所述内表面作为构建所述当前体对象的相邻体的起始搜索面,以完成所述相邻体的构建的步骤之后还包括:判断所述当前体对象是否存在多个内表面,

若是,则依次选取所述当前体对象的内表面分别作为构建多个相邻体的起始搜索面,直至所述当前体对象中所有内表面均被访问预设次数。

9.一种室内空间三维拓扑关系构建系统,其特征在于,所述系统包括:面集合获取模块,用于获取室内空间体对象的离散面集合,对所述离散面集合进行预处理,以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连;

面集合排序模块,用于区分所述离散面集合的内表面与外表面,依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序;

所述面集合排序模块具体用于:

选定任一外表面为起始搜索面,并指定所述起始搜索面的法向量指向体外,根据向量外积计算出所述起始搜索面的法向量;

将所述离散面集合中的公共边关联的被搜索面的法向量以所述公共边的方向进行统一,并根据向量外积计算出所述被搜索面的法向量;

根据向量外积计算所述被搜索面的法向量与所述起始搜索面的法向量所构成平面的平面法向量;

若所述平面法向量等于零,则将所述被搜索面置于所述起始搜索面的右侧;

若所述平面法向量不等于零,则计算所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积,并判断所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积是否大于零;

若所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积大于零,则将所述被搜索面置于所述起始搜索面的右侧;

若所述平面法向量与所述公共边的向量之间的内积小于零,则将所述被搜索面置于所述起始搜索面的左侧;

若所述起始搜索面的右侧或左侧存在已排序的面,则获取所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量,并计算所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量与所述公共边的向量之间的内积;

若所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量与所述公共边的向量之间的内积大于零,则将所述被搜索面置于所述已排序的面的右侧;

若所述已排序的面与所述被搜索面之间的法向量与所述公共边的向量之间的内积小于零,则将所述被搜索面置于所述已排序的面的左侧;

以此类推,以完成所述离散面集合中的所有面的集合排序;

体对象构建模块,用于确定所述离散面集合的起始搜索面,通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面,以构建当前体对象;

拓扑邻接关系构建模块,用于构建所述当前体对象的所有相邻体,并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系。

10.根据权利要求9所述的室内空间三维拓扑关系构建系统,其特征在于,所述离散面集合获取模块具体用于:对所述离散面集合进行结点匹配以确定结点坐标;

根据所述结点坐标以及所述离散面集合中原始多边形顶点顺序依次建立边与结点、环与边和面与环的层次组合关系,并构建边与面的关联关系。