支持STL数据源的网格曲面动态空间索引

来源：计算机应用杂志2015年第9期北京时间：

作者：郭洪帅, 孙殿柱, 李延瑞, 李聪

单位：1. 山东理工大学 机械工程学院, 山东 淄博 255049;2. 西安交通大学 机械工程学院, 西安 710049

摘要：针对STL文件格式存在网格顶点数据冗余以及缺乏面片邻接信息等缺陷,提出一种基于多维动态空间索引的显式曲面拓扑重建算法,在消除网格顶点数据复本的过程中逐步构建网格曲面顶点的KD树,通过该索引提高顶点数据复本消除效率,并基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构,实现曲面拓扑结构的快速重建。最后,对6个不同规模的数据模型进行实验:与采用R*-Tree、数组、散列表作为索引等方法相比,所提出的KD树与半边结构融合的动态空间索引在处理近百万面片的数据文件时,去除冗余顶点用时11.93 s,拓扑重建仅仅需要2.87 s,大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间,并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询,查询时间在1 ms之内,远小于对比算法所用时间。实验结果表明:所提算法能够提高网格曲面冗余顶点去除效率和拓扑重建效率,实现网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。

关键词：STL文件格式,K维树,半边结构,曲面拓扑重建,k-近邻查询

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51075247)。