本發(fā)明涉及建筑墻面領(lǐng)域，具體是涉及一種建筑墻面外裝飾板雙曲面造型優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、雙曲面是指雙曲線繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)而生成的曲面。雙曲面是一種二次曲面，分為單葉雙曲面、雙葉雙曲面和旋轉(zhuǎn)雙曲面。在現(xiàn)實(shí)中，許多建筑墻面外裝飾板都采用雙曲面造型。雙曲面造型不僅美觀，而且會減少風(fēng)的阻力，同時，也可以用最少的材料來維持結(jié)構(gòu)的完整。

2、利用現(xiàn)有技術(shù)，在建筑墻面外裝飾板雙曲面造型的建造過程中，雙曲面模型的構(gòu)建難度大，數(shù)據(jù)信息處理精度較低，并且最終雙曲面造型的誤差偏大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，提供一種建筑墻面外裝飾板雙曲面造型優(yōu)化方法及系統(tǒng)，本技術(shù)方案解決了上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種建筑墻面外裝飾板雙曲面造型優(yōu)化方法，包括：

4、通過測繪工具采集建筑墻面外裝飾板雙曲面上的公共控制點(diǎn)信息，所述公共控制點(diǎn)信息包括橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)與豎坐標(biāo)；

5、根據(jù)所述公共控制點(diǎn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過二次多項(xiàng)式擬合獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型；

6、根據(jù)所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型，隨機(jī)生成離散點(diǎn)集，所述離散點(diǎn)集中所有離散點(diǎn)橫坐標(biāo)均不重復(fù)，且按照橫坐標(biāo)升序排列，構(gòu)造一個德洛內(nèi)三角形，所述德洛內(nèi)三角形包含離散點(diǎn)集中的所有離散點(diǎn)，將離散點(diǎn)集中的點(diǎn)逐一插入德洛內(nèi)三角形并連線，得到德洛內(nèi)三角網(wǎng)；

7、根據(jù)所述德洛內(nèi)三角網(wǎng)，構(gòu)造德洛內(nèi)三角網(wǎng)中所有三角形的邊的垂直平分線，記為維諾邊，由所述維諾邊構(gòu)成的連續(xù)多邊形記為建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖；

8、獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，根據(jù)所述建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，對所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，得到優(yōu)化維諾圖；

9、對所述優(yōu)化維諾圖進(jìn)行材質(zhì)貼圖操作，得到最終雙曲面造型；

10、獲取容許誤差范圍并判斷所述最終雙曲面造型與公共控制點(diǎn)信息是否符合容許誤差范圍，若是，則輸出最終雙曲面造型，若否，則輸出最終雙曲面造型優(yōu)化誤差較大并重新計(jì)算最終雙曲面造型。

11、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述公共控制點(diǎn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過二次多項(xiàng)式擬合獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型具體包括：

12、根據(jù)公共控制點(diǎn)信息設(shè)定核函數(shù)公式；

13、根據(jù)所述核函數(shù)公式推導(dǎo)出雙曲面上所有點(diǎn)的豎坐標(biāo)值擬合函數(shù)；

14、根據(jù)公共控制點(diǎn)豎坐標(biāo)值，使用最小二乘法計(jì)算雙曲面模型的待定系數(shù)陣；

15、根據(jù)所述雙曲面模型的待定系數(shù)陣與核函數(shù)公式、雙曲面上所有點(diǎn)的豎坐標(biāo)值擬合函數(shù)，使用誤差方程的矩陣形式獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型；

16、所述核函數(shù)公式為：

17、q(x,y；xi,yi)＝[(x-xi)2+(y-yi)2+q2]b，

18、式中，q為核函數(shù)，q為平滑因子，用于校正核函數(shù)公式，b為1/2或-1/2，取1/2時稱為正雙曲面，取-1/2時稱為倒雙曲面，(xi,yi)為公共控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，(x,y)為雙曲面上未知點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；

19、所述雙曲面上所有點(diǎn)的豎坐標(biāo)值擬合函數(shù)為：

20、

21、式中，h為豎坐標(biāo)值擬合函數(shù)，ai為待定系數(shù)，n為雙曲面的總和；

22、所述雙曲面模型的待定系數(shù)陣為：

23、a＝(q(x,y；xi,yi)tq(x,y；xi,yi))-1q(x,y；xi,yi)th(x,y)，

24、式中，a為雙曲面模型的待定系數(shù)陣；

25、所述誤差方程的矩陣形式為：

26、v＝q(x,y；xi,yi)a-h(x,y)，

27、式中，v為誤差方程的矩陣形式。

28、優(yōu)選的，所述將離散點(diǎn)集中的點(diǎn)逐一插入德洛內(nèi)三角形并連線，得到德洛內(nèi)三角網(wǎng)具體包括：

29、構(gòu)造一個德洛內(nèi)三角形，所述德洛內(nèi)三角形包含離散點(diǎn)集中的所有離散點(diǎn)，存入德洛內(nèi)三角形鏈表；

30、將離散點(diǎn)集中的點(diǎn)依次插入德洛內(nèi)三角形，在德洛內(nèi)三角形鏈表中找出其外接圓，包含插入點(diǎn)的三角形，稱為該離散點(diǎn)的影響三角形；

31、刪除影響三角形的公共邊，并將插入點(diǎn)與影響三角形的全部頂點(diǎn)連接起來；

32、根據(jù)優(yōu)化準(zhǔn)則對局部新形成的三角形進(jìn)行優(yōu)化，將形成的三角形存入德洛內(nèi)三角形鏈表；

33、所述優(yōu)化準(zhǔn)則為對新形成的三角形進(jìn)行優(yōu)化，將兩個具有共同邊的三角形合成一個多邊形，以最大空圓準(zhǔn)則判斷第四個頂點(diǎn)是否在三角形的外接圓內(nèi)部，若是，則將對角線對調(diào)，輸出局部優(yōu)化過程結(jié)束，若否，則刪除新形成的三角形；

34、所述最大空圓準(zhǔn)則為任意一個三角形的外接圓內(nèi)部不包含其他點(diǎn)。

35、優(yōu)選的，所述構(gòu)造德洛內(nèi)三角網(wǎng)中所有三角形的邊的垂直平分線，記為維諾邊，由所述維諾邊構(gòu)成的連續(xù)多邊形記為建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖具體包括：

36、將所有離散點(diǎn)構(gòu)成德洛內(nèi)三角網(wǎng)，并對離散點(diǎn)和形成的三角形編號，計(jì)算并記錄每個三角形的外接圓圓心；

37、根據(jù)德洛內(nèi)三角形鏈表，獲取當(dāng)前三角形三邊共邊的至多三個相鄰三角形；

38、將獲取的相鄰三角形的外心與當(dāng)前三角形的外心連接，存入維諾邊鏈表中；

39、根據(jù)德洛內(nèi)三角形鏈表，獲取當(dāng)前三角形沒有任何相鄰三角形的邊，將該邊的中垂線射線存入維諾邊鏈表中；

40、根據(jù)所述維諾邊鏈表中所有邊得到建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖。

41、優(yōu)選的，所述獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，根據(jù)所述建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，對所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，得到優(yōu)化維諾圖具體包括：

42、根據(jù)網(wǎng)格曲面余切權(quán)公式計(jì)算得到建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖中每個點(diǎn)的余切權(quán)；

43、將所述余切權(quán)代入拉普拉斯坐標(biāo)公式，得到建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖中每個點(diǎn)的拉普拉斯坐標(biāo)；

44、將所述拉普拉斯坐標(biāo)置于空間直角坐標(biāo)系中，得到優(yōu)化維諾圖；

45、所述網(wǎng)格曲面余切權(quán)公式為：

46、ωij＝cotα+cotβ，

47、式中，ωij為i點(diǎn)與其相鄰點(diǎn)j點(diǎn)的余切權(quán)，α，β分別為i點(diǎn)與其相鄰點(diǎn)j點(diǎn)連線所在的兩個相鄰三角形內(nèi)的兩個對角；

48、所述拉普拉斯坐標(biāo)公式公式為：

49、

50、式中，δi為i點(diǎn)的拉普拉斯坐標(biāo)，vi,vj分別為i點(diǎn)與其相鄰點(diǎn)j點(diǎn)的對應(yīng)坐標(biāo)值。

51、一種建筑墻面外裝飾板雙曲面造型優(yōu)化系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)如上述的建筑墻面外裝飾板雙曲面造型優(yōu)化方法，包括：

52、雙曲面信息處理模塊，所述雙曲面信息處理模塊用于通過測繪工具采集建筑墻面外裝飾板雙曲面上的公共控制點(diǎn)信息、根據(jù)所述公共控制點(diǎn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過二次多項(xiàng)式擬合獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型、根據(jù)所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型，隨機(jī)生成離散點(diǎn)集；

53、雙曲面造型優(yōu)化模塊，所述雙曲面造型優(yōu)化模塊用于構(gòu)造一個德洛內(nèi)三角形、根據(jù)所述德洛內(nèi)三角網(wǎng)，構(gòu)造德洛內(nèi)三角網(wǎng)中所有三角形的邊的垂直平分線、獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，根據(jù)所述建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，對所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化、對所述優(yōu)化維諾圖進(jìn)行材質(zhì)貼圖操作、獲取容許誤差范圍并判斷所述最終雙曲面造型與公共控制點(diǎn)信息是否符合容許誤差范圍。

54、優(yōu)選的，所述雙曲面信息處理模塊包括：

55、信息采集單元，所述信息采集單元用于通過測繪工具采集建筑墻面外裝飾板雙曲面上的公共控制點(diǎn)信息，所述公共控制點(diǎn)信息包括橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)與豎坐標(biāo)；

56、數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)所述公共控制點(diǎn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過二次多項(xiàng)式擬合獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型；

57、數(shù)據(jù)生成單元，所述數(shù)據(jù)生成單元用于根據(jù)所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型，隨機(jī)生成離散點(diǎn)集，所述離散點(diǎn)集中所有離散點(diǎn)橫坐標(biāo)均不重復(fù)，且按照橫坐標(biāo)升序排列。

58、優(yōu)選的，所述雙曲面造型優(yōu)化模塊包括：

59、初步作圖單元，所述初步作圖單元用于構(gòu)造一個德洛內(nèi)三角形，所述德洛內(nèi)三角形包含離散點(diǎn)集中的所有離散點(diǎn)，將離散點(diǎn)集中的點(diǎn)逐一插入德洛內(nèi)三角形并連線，得到德洛內(nèi)三角網(wǎng)；

60、細(xì)化作圖單元，所述細(xì)化作圖單元用于根據(jù)所述德洛內(nèi)三角網(wǎng)，構(gòu)造德洛內(nèi)三角網(wǎng)中所有三角形的邊的垂直平分線，記為維諾邊，由所述維諾邊構(gòu)成的連續(xù)多邊形記為建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖；

61、優(yōu)化作圖單元，所述優(yōu)化作圖單元用于獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，根據(jù)所述建筑墻面外裝飾板雙曲面造型平滑性和連續(xù)性要求，對所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，得到優(yōu)化維諾圖；

62、材質(zhì)貼圖單元，所述材質(zhì)貼圖單元用于對所述優(yōu)化維諾圖進(jìn)行材質(zhì)貼圖操作，得到最終雙曲面造型；

63、數(shù)據(jù)檢測單元，所述數(shù)據(jù)檢測單元用于獲取容許誤差范圍并判斷所述最終雙曲面造型與公共控制點(diǎn)信息是否符合容許誤差范圍，若是，則輸出最終雙曲面造型，若否，則輸出最終雙曲面造型優(yōu)化誤差較大并重新計(jì)算最終雙曲面造型。

64、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

65、本發(fā)明提出一種建筑墻面外裝飾板雙曲面造型優(yōu)化方案，本方案基于通過測繪工具采集建筑墻面外裝飾板雙曲面上的公共控制點(diǎn)信息，通過二次多項(xiàng)式擬合獲取建筑墻面外裝飾板雙曲面的函數(shù)模型，隨機(jī)生成離散點(diǎn)集，構(gòu)造一個德洛內(nèi)三角形，將離散點(diǎn)集中的點(diǎn)逐一插入德洛內(nèi)三角形并連線，得到德洛內(nèi)三角網(wǎng)，構(gòu)造德洛內(nèi)三角網(wǎng)中所有三角形的邊的垂直平分線，對所述建筑墻面外裝飾板雙曲面的維諾圖進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，對所述優(yōu)化維諾圖進(jìn)行材質(zhì)貼圖操作，獲取容許誤差范圍并判斷所述最終雙曲面造型與公共控制點(diǎn)信息是否符合容許誤差范圍，有效地提高處理精度，減少建筑墻面外裝飾板雙曲面造型的誤差。