基于礦床真三維顯示的圖形消隱處理算法.pdf

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1、第29卷第8期北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.29No.82007年8月JournalofuniversityofscienceandtechnologyBeijingAug.2007!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基于礦床真三維顯示的圖形消隱處理算法蘇海云李仲學(xué)北京科技大學(xué)金屬礦山高效開采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083摘要為了更好地解決地礦實(shí)體在平面圖形設(shè)備上顯示時(shí)凹面礦體及多礦床實(shí)體之間的消隱問(wèn)題，提出了畫家消隱處理的算法.通過(guò)采取匯集前平面多

2、邊形、分解多邊形圖形面成三角形的圖形面、排序處理三角形面、建立三角形圖形面深度次序四步驟，對(duì)地礦工程三維實(shí)體消隱處理，使得原實(shí)體中那些被不透明的體素或其他實(shí)體擋住的線素或體素不再被輸出，當(dāng)?shù)氐V實(shí)體在平面圖形設(shè)備上顯示或打印時(shí)將使地礦工程三維實(shí)體更具真實(shí)感.關(guān)鍵詞地礦工程；圖形消隱；畫家算法；三維可視化分類號(hào)Td178近年來(lái)，三維可視化技術(shù)以其優(yōu)越的仿真效果再把各個(gè)多邊形分解成三角形面，使得問(wèn)題簡(jiǎn)單化；引起業(yè)內(nèi)人士廣泛的關(guān)注!地礦實(shí)體的真三維顯示最后，將比較所有的三角形面的位置前后關(guān)系，按照是地礦工程可視化技術(shù)中最后一道工序［1］其前后關(guān)系順序

3、地將它們存放到顯示文件中，該文!由于三維實(shí)體中的礦體元素有前后之分，當(dāng)?shù)氐V實(shí)體要在件中圖形的順序就是體素體輸出的順序!平面圖形設(shè)備上顯示時(shí)，必然要判斷其前后關(guān)系，不1.1匯集要輸出圖形的全部前平面多邊形輸出后的圖形!這種去掉實(shí)體中該隱藏的礦體元素如果實(shí)現(xiàn)消隱處理，三維實(shí)體對(duì)象在輸出時(shí)要的處理稱為圖形消隱處理［2］!加上背面移去和畫家算法處理，使三維圖形處理流目前，使用比較普遍的消隱處理方法為背面移程發(fā)生變化!增加消隱處理后，三維實(shí)體處理流程去法!背面移去法是一種消去三維實(shí)體中的隱面的按圖1順序進(jìn)行!方法［3］!背面移去法可以很好得解決每個(gè)都是

4、凸面實(shí)體對(duì)象的消隱問(wèn)題，但它對(duì)于凹面實(shí)體及多實(shí)體之間的消隱問(wèn)題仍無(wú)能為力!三維實(shí)體經(jīng)過(guò)背面移圖1三維實(shí)體處理流程示意圖去處理后保留了應(yīng)該顯示的可見體素面（即實(shí)體前Fig.13dsoliddisposalflowchart面），但實(shí)際上并不是所有的前面體素都應(yīng)該完全被顯示出來(lái)!對(duì)于多個(gè)礦體面，由于它們?nèi)源嬖诓煌瑘D2為畫家算法處理框圖!圖中，收集多邊形前后位置，前面的體素面會(huì)完全擋住或部分擋住后操作是集中要輸出的所有實(shí)體對(duì)象的全部多邊形圖面的體素面，所以還需要繼續(xù)消隱處理，針對(duì)該問(wèn)題形面，這些多邊形圖形面是由經(jīng)過(guò)背面移去后的前提出畫家算法!平面經(jīng)

5、過(guò)投影變換后得出的，它們使用圖形體數(shù)據(jù)和填充屬性表示!1畫家消隱處理算法的分析畫家算法將地礦實(shí)體面位置的前后關(guān)系轉(zhuǎn)換為輸出時(shí)間的先后關(guān)系，把后輸出的實(shí)體面作為上層圖2畫家算法處理框圖圖形體覆蓋先輸出的圖形體（下層圖形體），以實(shí)現(xiàn)Fig.2Painteralgorithmdisposalflowchart地礦實(shí)體消隱［4］!地礦體素體消隱的畫家算法的基1.2將多邊形圖形面分解成三角形的圖形面本思路是：首先將要輸出的三維體素體對(duì)象用多個(gè)盡管多邊形的邊及角關(guān)系很復(fù)雜，但它們都可多邊形的圖形面表示（包括幾何參數(shù)和填充屬性）；以分解為一個(gè)個(gè)三角形，利用

6、三角形可以使消隱算法簡(jiǎn)單統(tǒng)一!多邊形分解為三角形分凸多邊形和凹收稿日期：20060223修回日期：20061007基金項(xiàng)目：教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（NO.2002多邊形兩種情況，如圖3所示!-0008006）（1）凸多邊形分解三角形的方法!凸多邊形分作者簡(jiǎn)介：蘇海云（1976—），男，博士研究生；李仲學(xué)（1957—），男，解三角形時(shí)取多邊形的第一個(gè)點(diǎn)為公共頂點(diǎn)，依次教授，博士生導(dǎo)師·764·北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)第29卷1.3對(duì)三角形面進(jìn)行的排序處理對(duì)三角形進(jìn)行的排序處理即確定三角形的前后位置順序，并按其順序?qū)θ切闻判?設(shè)兩個(gè)三

7、角形面為A、B，它們之間的前后位置關(guān)系只可能有三種：A遮擋了全部或部分B；互不重疊；B遮擋了全圖3多邊形分解為三角形部或部分A!通過(guò)極大極小可檢測(cè)出兩三角形的Fig.3Separatingpolygonintotriangles關(guān)系!極大極小檢查法步驟為：先按三角形的三個(gè)頂取三個(gè)頂點(diǎn)組成三角形.分解時(shí)應(yīng)注意，如果三角點(diǎn)的最小"坐標(biāo)和#坐標(biāo)構(gòu)成框的左下點(diǎn)，最大形的頂點(diǎn)幾乎在一條直線上，應(yīng)取消該三角形，因?yàn)?坐標(biāo)和#坐標(biāo)構(gòu)成的右上點(diǎn)，在兩個(gè)三角形外部它的面積太小，擋不住后面的物體!形成兩個(gè)圍繞它們的最小矩形框，如圖4所示!再由于分解三角形的過(guò)程中

8、會(huì)增加一些輔助邊，檢查兩個(gè)三角形矩形框，如果兩個(gè)框不重疊，則三角這些輔助邊應(yīng)為不可見邊，而原多邊形為可見邊，使［5］形必然不重疊，就可以比較它們中心$坐標(biāo)的大在記錄