三维体元填充模型的基本了解

三维体元填充模型的基本了解


发布日期: 2017-02-13 更新日期: 2017-02-13 编辑:xuzhiping 浏览次数: 7838

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摘要: 将三维空间物体抽象为三维体元的集合。它表达点状物体用包含该点的一个体元;表达线状物体用一串沿一个方向(方向可以弯曲)延伸的相邻体元的集合;表达面状物体用—片沿两个方向延伸(方向可以弯曲)的相邻体元的集合;表达体状物体用—堆沿三个方向延伸(方向可以弯曲)的相邻体...

将三维空间物体抽象为三维体元的集合。它表达点状物体用包含该点的一个体元;表达线状物体用一串沿一个方向(方向可以弯曲)延伸的相邻体元的集合;表达面状物体用—片沿两个方向延伸(方向可以弯曲)的相邻体元的集合;表达体状物体用—堆沿三个方向延伸(方向可以弯曲)的相邻体元的集合。三维体元有正方体体元、规则长方体体元、不规则长方体体元、不规则六面体体元、四面体体元等。

据此三维体元填充模型可细分为以下几种:

1.三维栅格模型

三维体元填充模型中最简单并最经常使用的是等边长的正方体体元(如同二维中的等边长正方形像元)。它是二维中的栅格模型在三维中的推广,因而被称为三维栅格模型。也称为晶胞模型或栅格模型。栅格模型的优势是操作算法简单,尤其是未经压缩的标准体元的数据结构简单、标准和通用(二维中标准栅格结构的通用性最好)。对体内的不均一性具有一定的表达能力,叠加分析、缓冲区分析都很容易实现。不足之处是对空间目标的表达不精确,数据董巨大。当对空间目标表达的精度提高时,数据量以3次幂的指数级提高。

2.线性八叉树模型

为了克服等边长立方体数据量巨大的弊端,提出了线性八叉树模型。它是由二维表示方法四叉树法演化而来的。八叉树模型将一个立方体三维空间平分为八个卦限,如果每—个卦限内属于同一物体就不再细分,否则将再细分为八个卦限,直到每个体元内都属于同一物体或达到一定的限差为止。它实质上是边长可对半细分的立方体填充模型可视为三维栅格模型的变体。

3.四面体体元填充模型

这种方法的思想与TIN的思想是一致的,即用不规则四面体(Tetrahedron)作为描述空间实体的基本体元,把任意—个三维空间实体剖分成—系列邻接但不重叠的不规则四面体(如同二维中对平面进行三角剖分)。用四面体的集合来表达空间物体,其特点是能够根据三维空间采样点的坐标值有效地实现三维插值运算及图形的可视化功能。四面体间的邻接关系可以反映空间实体间的某些拓扑关系。

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