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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种基于隐式B样条的多孔结构设计方法。输入真实多孔结构的多孔结构离散距离场文件，包含离散距离场中沿三个方向上的格栅数量以及每个格栅的位置距离场值；选取三变量隐式B样条函数对离散距离场中的各个格栅的位置距离场值进行迭代拟合处理，获得连续距离分布场；根据用户输入的多孔结构的结构类型，结合连续距离分布场处理获得空间中的多孔结构；以ITDF文件格式存储多孔结构。本发明方法使得多孔结构的内部光滑性、可控性得到保证，可有效调控多孔结构孔隙率和形状，能大幅度降低存储空间。

主权项：1.一种基于隐式B样条的多孔结构设计方法，其特征在于，方法包括以下几个步骤：1输入真实多孔结构的多孔结构离散距离场文件，包含：离散距离场中沿三个方向上的格栅数量以及每个格栅的位置距离场值；2选取三变量隐式B样条函数对离散距离场中的各个格栅的位置距离场值进行迭代拟合处理，获得连续距离分布场Cu,v,w；3根据用户输入多孔结构的结构类型，结合连续距离分布场Cu,v,w处理获得空间中的多孔结构；所述步骤3中，若表示多孔结构为体类型，根据用户输入的预期数据设置第一等值面阈值场t1u,v,w和第二等值面阈值场t2u,v,w，进而以t1u,v,w≤Cu,v,w≤t2u,v,w为条件，求解所有满足该条件的位置u,v,w所构成的区域，获得空间中实体的多孔结构；所述步骤3中，若表示多孔结构为面类型，根据用户输入的预期数据设置等值面阈值场t0u,w,v，进而以Cu,v,w＝t0u,w,v为条件求解所有满足该条件的位置u,v,w所构成的区域，获得空间中曲面的多孔结构；所述步骤3中，按照以下方式获得第一等值面阈值场t1u,v,w：所述的第一等值面阈值场建立在三维欧式空间中，为了获取第一等值面阈值场，用户需要输入离散的第一等值面阈值场，离散的第一等值面阈值场建立在三维欧式空间中，离散的第一等值面阈值场表示为α1,β1,γ1分别表示三维欧式空间中三个方向上的格栅索引，w1,h1,d1分别表示三维欧式空间中三个方向上的格栅总数，表示在第α1,β1,γ1个格栅位置处用户预期的第一等值面阈值场值；离散的第一等值面阈值场的各个格栅在三维欧式空间的内均匀分布，针对三维欧式空间中的每个格栅中心位置处设置和三变量B样条函数足够接近，建立以下目标函数： 其中，表示格栅中心位置处的第一等值面阈值场的值，表示格栅中心位置处的离散的第一等值面阈值场值，i,j,k分别表示控制系数在三个方向上的坐标序数，为三变量B样条函数的第i,j,k个控制系数，为三变量B样条函数在三个方向上的控制点数目，是三变量B样条函数的第i,j,k个基函数在位置处的值，L1代表总体拟合误差；分别表示格栅中心位置在三个方向上的坐标，t1u,v,w表示将空间位置u,v,w带入到三变量B样条函数后计算得到的值；以目标函数最小为目标，通过对上述目标函数进行迭代拟合求解获得各个控制系数从而确定出第一等值面阈值场t1u,v,w；所述步骤3中，按照以下方式获得第二等值面阈值场t2u,v,w：所述的第二等值面阈值场建立在三维欧式空间中，为了获取第二等值面阈值场，用户需要输入离散的第二等值面阈值场，离散的第二等值面阈值场建立在三维欧式空间中，离散的第二等值面阈值场表示为α2,β2,γ2分别表示三维欧式空间中三个方向上的格栅索引，w2,h2,d2分别表示三维欧式空间中三个方向上的格栅总数，表示在第α2,β2,γ2个格栅位置处用户预期的第二等值面阈值场值；离散的第二等值面阈值场的各个格栅在三维欧式空间的内均匀分布，针对三维欧式空间中的每个格栅中心位置处设置和三变量B样条函数足够接近，建立以下目标函数： 其中，表示格栅中心位置处的第二等值面阈值场的值，表示格栅中心位置处的离散的第二等值面阈值场值，I,J,k分别表示控制系数在三个方向上的坐标序数，为三变量B样条函数的第i,j,K个控制系数，为三变量B样条函数在三个方向上的控制点数目，是三变量B样条函数的第I,j,k个基函数在位置处的值，L2代表总体拟合误差；分别表示格栅中心位置在三个方向上的坐标，t2u,v,w表示将空间位置u,v,w带入到三变量B样条函数后计算得到的值；以目标函数最小为目标，通过对上述目标函数进行迭代拟合求解获得各个控制系数从而确定出第二等值面阈值场t2u,v,w；所述步骤3中，按照以下方式获得等值面阈值场t0u,w,v：第零等值面阈值场建立在三维欧式空间中，为了获取第零等值面阈值场，用户需要输入离散的第零等值面阈值场，离散的第零等值面阈值场建立在三维欧式空间中，离散的第零等值面阈值场表示为α0,β0,γ0分别表示三维欧式空间中三个方向上的格栅索引，w0,h0,d0分别表示三维欧式空间中三个方向上的格栅总数，表示在第α0,β0,γ0个格栅位置处用户预期的第零等值面阈值场值；离散的第零等值面阈值场的各个格栅在三维欧式空间的内均匀分布，针对三维欧式空间中的每个格栅中心位置处设置和三变量B样条函数足够接近，建立以下目标函数： 其中，表示格栅中心位置处的第零等值面阈值场的值，表示格栅中心位置处的离散第零等值面阈值场值，i,j,k分别表示控制系数在三个方向上的坐标序数，为三变量B样条函数的第i,j,k个控制系数，为三变量B样条函数在三个方向上的控制点数目，是三变量B样条函数的第i,j,k个基函数在位置处的值，L0代表总体拟合误差；分别表示格栅中心位置在三个方向上的坐标，t0u,v,w表示将空间位置u,v,w带入到三变量B样条函数后计算得到的值；以目标函数最小为目标，通过对上述目标函数进行迭代拟合求解获得各个控制系数从而确定出第零等值面阈值场t0u,v,w；4以ITDF文件格式存储多孔结构。

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