立體的數(shù)據(jù)結構與幾何造型學習教案

1、會計學1立體的數(shù)據(jù)結構與幾何立體的數(shù)據(jù)結構與幾何(j h)造型造型第一頁，共63頁。第1頁/共63頁第二頁，共63頁。第2頁/共63頁第三頁，共63頁。第3頁/共63頁第四頁，共63頁。采用Coons曲面、Bezier曲面、B樣條曲面以及非均勻有理B樣條曲面(NURBS)等表示形式，這樣的模型被稱為表面模型。第4頁/共63頁第五頁，共63頁。展都有過重大的影響。n進入20世紀90年代，實體造型系統(tǒng)技術日益完善。第5頁/共63頁第六頁，共63頁。Technology Corp.，PTC而生，PTC推出的Pro/E是世界上第一個采用(ciyng)參數(shù)化技術的CAD軟件，它第一次實現(xiàn)了尺寸驅動的零件

2、設計。第6頁/共63頁第七頁，共63頁。復合建模技術。n90年代初，SDRC公司的開發(fā)人員以參數(shù)化技術為藍本，提出了“變量化技術”。第7頁/共63頁第八頁，共63頁。第8頁/共63頁第九頁，共63頁。的網(wǎng)格(wn )。n在模擬仿真方面，能利用生成的三維幾何模型進行運動學分析、動力學分析、裝配工藝規(guī)劃等。第9頁/共63頁第十頁，共63頁。第10頁/共63頁第十一頁，共63頁。第11頁/共63頁第十二頁，共63頁。 線框模型是在計算機圖形學和 CAD/CAM領域中最早用來表示(biosh)形體的模型，并且至今仍在廣泛應用，是表面模型和實體模型的基礎。線框模型是用頂點和鄰邊來表示(biosh)形體的

3、。 線框模型具有結構簡單、易于理解的優(yōu)點，便于在計算機內部表達和處理。 缺點：圖形存在二義性，無深度信息；其次，線框模型不便于用作幾何圖形的通用表達形式。1、線框模型(mxng)（Wireframe Model）第12頁/共63頁第十三頁，共63頁。第13頁/共63頁第十四頁，共63頁。就好像(ho xin)是人工繪圖的自然延伸。第14頁/共63頁第十五頁，共63頁。無法識別面與體，更談不上區(qū)別體內與體外。第15頁/共63頁第十六頁，共63頁。第16頁/共63頁第十七頁，共63頁。第17頁/共63頁第十八頁，共63頁。 表面模型是用有向棱邊圍成的部分來定義形體表面，由面的集合來定義形體。 表面

4、模型是在線框模型的基礎上，增加有關面邊（環(huán)邊）信息以及表面特征、棱邊的連接方向等內容。從而可以滿足面面求交、線面消隱、明暗色彩圖、數(shù)控加工(ji gng)等應用問題的需要。 缺點：對形體究竟存在于表面的哪一側，沒有給出明確的定義，因而在物性計算、有限元分析等應用中，在形體的表示上仍然缺乏完整性。 2、表面(biomin)模型(Surface Model)第18頁/共63頁第十九頁，共63頁。第19頁/共63頁第二十頁，共63頁。第20頁/共63頁第二十一頁，共63頁。 實體模型明確定義了表面的哪一側存在實體，用有向棱邊隱含地表示表面的外法線方向。 實體模型和表面模型的主要區(qū)別(qbi)是在定義

5、了表面外環(huán)的棱邊方向，一般按右手規(guī)則為序。 3、實體模型（Solid Model） 第21頁/共63頁第二十二頁，共63頁。第22頁/共63頁第二十三頁，共63頁。 形體(xngt)A 形體(xngt)B 并運算 差運算 交運算第23頁/共63頁第二十四頁，共63頁。第24頁/共63頁第二十五頁，共63頁。第25頁/共63頁第二十六頁，共63頁。第26頁/共63頁第二十七頁，共63頁。第27頁/共63頁第二十八頁，共63頁。第28頁/共63頁第二十九頁，共63頁。此，在理論上，只要在計算機內儲存一種幾何信息就夠了。第29頁/共63頁第三十頁，共63頁。出來，因此，在理論上也需要儲存其中一種，但

6、為應用方便起見，常儲存若干種拓撲關系。第30頁/共63頁第三十一頁，共63頁。第31頁/共63頁第三十二頁，共63頁。棱由兩個頂點決定。第32頁/共63頁第三十三頁，共63頁。V3V2V4e2e1e3e4f1f2f3拓撲信息e6e5f4V1(x2,y2,z2)(x1,y1,z1)(x3,y3,z3) (x4,y4,z4)幾何信息f3f4f1e2V2e5f2e3V3e6V1e4xzyV4e10體立體的層次(cngc)關系第33頁/共63頁第三十四頁，共63頁。拓撲(tu p)信息的重要性第34頁/共63頁第三十五頁，共63頁。第35頁/共63頁第三十六頁，共63頁。第36頁/共63頁第三十七頁，

7、共63頁。第37頁/共63頁第三十八頁，共63頁。第38頁/共63頁第三十九頁，共63頁。第39頁/共63頁第四十頁，共63頁。第40頁/共63頁第四十一頁，共63頁。第41頁/共63頁第四十二頁，共63頁。第42頁/共63頁第四十三頁，共63頁。第43頁/共63頁第四十四頁，共63頁。第44頁/共63頁第四十五頁，共63頁。第45頁/共63頁第四十六頁，共63頁。計算機存儲、管理、輸出形體的實質就是對點集及其連接關系的處理。第46頁/共63頁第四十七頁，共63頁。第47頁/共63頁第四十八頁，共63頁。向作為該面的正向。若一個面的外法線向外，此面為正向面，反之，為反向面。第48頁/共63頁第

8、四十九頁，共63頁。第49頁/共63頁第五十頁，共63頁。為正則體，不滿足該定義的形體稱為非正則形體。第50頁/共63頁第五十一頁，共63頁。第51頁/共63頁第五十二頁，共63頁。第52頁/共63頁第五十三頁，共63頁。 在計算機內描述立體幾何信息和拓撲信息的數(shù)據(jù)組織方式就是立體的數(shù)據(jù)結構(sh j ji u)。立體的數(shù)據(jù)結構(sh j ji u)是指立體在計算機中的存儲與描述結構，為了使計算機能夠處理圖形，需要對描述立體圖形的數(shù)據(jù)進行組織，使之能夠為計算機所使用，并且便于處理和存儲。數(shù)據(jù)結構(sh j ji u)的好壞直接影響到圖形處理的效率和可靠性。描述(mio sh)立體的數(shù)據(jù)結構第5

9、3頁/共63頁第五十四頁，共63頁。第54頁/共63頁第五十五頁，共63頁。體面1面2.面n環(huán)1環(huán)2.環(huán)n棱1棱2.棱n點1點2.點n第55頁/共63頁第五十六頁，共63頁。第56頁/共63頁第五十七頁，共63頁。n常用的圖形數(shù)據(jù)(shj)結構有：n鏈表結構n鏈表結構采用數(shù)據(jù)(shj)鏈表來組織數(shù)據(jù)(shj)，通常將立體的數(shù)據(jù)(shj)分三個表來存儲，即面表、棱線表（也稱環(huán)表）和頂點表。描述(mio sh)立體的數(shù)據(jù)結構第57頁/共63頁第五十八頁，共63頁。 面表是一個二維數(shù)組，每一行存儲一個表面的信息， 用兩個指針分別指向該表面在棱線表中起始(q sh)和終止地 址。 棱線表是一個一維數(shù)組，存儲構成每個表面環(huán)的頂點 序號。表中頂點序號應按一定的規(guī)則排列，即符合外 法線法的要求。 頂點表是一個二維數(shù)組，每一行存儲一個頂點的三個 坐標值。第58頁/共63頁第五十九頁，共63頁。面表 環(huán)表 頂點(dngdin)表第59頁/共63頁第六十頁，共63頁。1.1.0.780.1.0.1.561.0.430.1.0.1.1.0.0.0.1.763 5236444456 43121.1.0.0.1.0.124412頂點表x y z棱邊表 頂點序號 面表 棱邊數(shù) 簡化(jinhu)的三表結構第60頁/共63頁第六十一頁，共63頁。數(shù)組結