本發(fā)明專利技術提供一種基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，其特征在于：首先讀取產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)文件，建立各空間對象的軸向包圍盒，依據(jù)軸向包圍盒的中心及外接球半徑建立各空間對象對應的數(shù)據(jù)結點，并存入數(shù)據(jù)結點序列，通過選擇插入位置、強制重新插入、結點分裂、調(diào)整結點軸向包圍盒等步驟將序列中各數(shù)據(jù)結點插入到索引結構中，將軸向包圍盒體積較大的數(shù)據(jù)結點重新插入到索引結構中，進一步優(yōu)化索引結構，實現(xiàn)基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引結構的建立。本發(fā)明專利技術可建立各種復雜產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)的空間索引結構，具有參數(shù)依賴性低、穩(wěn)定性強、查詢效率高的特點。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術提供一種基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，屬于產(chǎn)品逆向工程
技術介紹
在產(chǎn)品逆向工程
，所處理的原始數(shù)據(jù)通常是來自實物表面采樣而獲得的散亂點云、多邊形網(wǎng)格模型等數(shù)據(jù)格式，基于該類原始數(shù)據(jù)進行曲面重建生成分片連續(xù)曲面是產(chǎn)品逆向工程的核心技術。由于散亂點云、多邊形網(wǎng)格以及分片連續(xù)曲面這些數(shù)據(jù)格式均表現(xiàn)為大規(guī)模甚至海量空間幾何對象的復合結構，為這些數(shù)據(jù)類型構建一種通用且高效的索引技術，對于提高產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)處理效率具有重要意義。 對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)的索引技術通常僅適用于某種特定的數(shù)據(jù)類型。在散亂點云處理中，空間八叉樹與K-D樹分別是應用最為廣泛的靜態(tài)索引與動態(tài)索引。周海在其博士學位論文“細分曲面造型技術研究”(南京航空航天大學，2005)中采用空間八叉樹作為三角網(wǎng)格模型的空間索引結構，依據(jù)三角面片包圍盒中心的位置將三角面片插入到空間八叉樹中，建立三角網(wǎng)格模型索引結構，組織三角面片間的近鄰關系，該方法以三角面片包圍盒中心表示三角面片，不能準確反映三角面片所在位置及所占空間區(qū)域大小，準確性差，降低了索引結構的質(zhì)量及基于該結構的空間查詢效率。王占禮在其博士學位論文“面向虛擬制造的數(shù)控加工仿真技術研究”(吉林大學，2007)中采用一個大包圍盒包圍三角網(wǎng)格模型，將該包圍盒作為根索引結點，然后將其中的三角面片分割成兩部分，每一部分用一個包圍盒包圍，再對每一個包圍盒遞推進行分割，直到一個包圍盒只包含一個三角面片，建立三角網(wǎng)格模型的非平衡二叉樹索引結構，該結構提高了三角網(wǎng)格模型的空間查詢效率，但由于該結構為非平衡二叉樹，故只適用于分布較為均勻的三角網(wǎng)格模型，當三角網(wǎng)格模型分布疏密不均時，容易出現(xiàn)樹的某一分支層數(shù)過多現(xiàn)象，導致數(shù)據(jù)結構急劇惡化，嚴重降低索引查詢效率。孫殿柱等人在其學術論文“基于四維聚類的R*-樹結點分裂算法”(機械工程學報，2009，45 (10) =180-184)中對R*-樹進行了改進，使之可統(tǒng)一索引散亂點云、多邊形網(wǎng)格等數(shù)據(jù)類型，繼而在其學術論文“三角B6Zier曲面快速求交算法”(機械工程學報，2011,47 (3) 89-94)中將改進的R*-樹作為分片連續(xù)曲面的索引結構以提高相交三角B6Zier曲面片查詢效率，但是由于改進的R-樹在索引結點分裂過程中采用了 k-均值聚類算法，需要用戶交互設定聚類簇數(shù)，聚類簇數(shù)的不同會導致差別很大的索引結點分裂結果，導致索引結構與性能不穩(wěn)定，此外k-均值聚類算法是一種局部搜索算法，對初始值過于敏感，采用爬山法迭代搜索最優(yōu)的索引結點分裂結果，容易陷入局部極值，難以獲得全局最優(yōu)的索引結點分裂結果，導致未能充分發(fā)揮R*-樹的優(yōu)勢。綜上所述，目前的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)的動態(tài)索引結構已經(jīng)具備了一定的通用性，可基于統(tǒng)一的索引機制處理各種類型的空間幾何對象的復合結構，但是依然存在數(shù)據(jù)適應性較差、索引性能較低并且系統(tǒng)資源消耗較高等問題，為產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)構建穩(wěn)定、高效的索引機制已成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現(xiàn)思路
為克服現(xiàn)有產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)的索引機制的不足，本專利技術目的在于提供一種基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，使之能索引各種類型的逆向工程數(shù)據(jù)，具有穩(wěn)定性強、數(shù)據(jù)查詢效率高的特點，技術方案如下 一種基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，其特征在于包含以下步驟一、讀取產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)，建立各空間對象的軸向包圍盒，依據(jù)軸向包圍盒的中心以及外接球半徑建立其對應的數(shù)據(jù)結點，并存入數(shù)據(jù)結點序列；二、將數(shù)據(jù)結點插入到索引結構中，具體步驟是1)為結點選擇插入位置；2)將結點插入到步驟I)中得到的位置；3)令結點插入到結點node下，判斷結點node的子結點數(shù)是否大于結點的最大子結點數(shù)，如果大于則對結點node進行溢出處理，若結點node為非根結點且在插入一個空間對象的過程中該結點所在層第一次進行溢出處理，則在結點node中有選擇地取出一部分結點，將它們重新插入索引結構的該層中，否則進行結點分裂；4)調(diào)整各結點的軸向包圍盒；三、將體積過大的軸向包圍盒重新插入到索引結構中，實現(xiàn)索引結構的優(yōu)化；四、基于產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引結構，實現(xiàn)散亂點云、多邊形網(wǎng)格以及分片連續(xù)曲面的拓撲近鄰查詢。 為實現(xiàn)專利技術目的，所述的基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，在步驟一中，讀取逆向工程數(shù)據(jù)文件，若空間對象為散亂點則以該點為中心建立邊長為單位I且各條棱均平行于坐標軸的軸向包圍盒，若空間對象為多邊形網(wǎng)格則建立恰好包圍網(wǎng)格頂點的軸向包圍盒，若空間對象為分片曲面片則建立恰好包圍其控制頂點的軸向包圍盒,建立各空間對象對應的數(shù)據(jù)結點，并將其存入數(shù)據(jù)結點序列,數(shù)據(jù)結點包含空間對象的信息以及對應的軸向包圍盒信息。為實現(xiàn)專利技術目的，所述的基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，在步驟二中，將數(shù)據(jù)結點插入到索引結構，方法是結點包括索引結點和數(shù)據(jù)結點，索引結點包含根索引結點、內(nèi)部索引結點和葉索引結點，索引結構的最上層結點為根索引結點、最下層結點為葉索引結點、其余結點為內(nèi)部索引結點，定義M為結點的最大子結點數(shù)(ilf為大于2的整數(shù))、m為結點最小子結點數(shù)(m為小于或等于V J的整數(shù))，除根索引結點外，每個索引結點的子結點數(shù)均小于等于V且大于等于m ;索引結構中每個結點的軸向包圍盒恰好包圍該結點的所有子結點。為實現(xiàn)專利技術目的，所述的基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，在步驟二中，為結點選擇插入位置的步驟具體是1)令當前結點為current_node,如果索引結構為空則返回空，否則令current_node為索引結構根索引結點；2)令結點將要插入的層數(shù)為level，若結點為數(shù)據(jù)結點則level為索引結構的葉子層，其他類型結點的插入是由強制重新插入引起的，level為其重新插入前所在層數(shù)；3)計算current_node的每個子結點與待插入結點的軸向包圍盒外接球重疊度，選擇重疊度最小的作為current_node ；4)重復步驟2)直到current_node所在層為葉索引結點層。為實現(xiàn)專利技術目的，所述的基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，在步驟二中，將結點插入到索引結構，令任意兩結點&、軸向包圍盒的外接球半廠.+廣.徑分別為、，軸向包圍盒中心間的距離為，，采用公式計算兩結點的相似 ’'i OaUaiJ度，令N為任一結點，其包含的子結點集合為C = h μ = ca-3-1),計算結點q與集合H—I中其他結點的軸向包圍盒相似度之和& = ΣΙ,以值最大的結點為子結點集合的聚類中心。為實現(xiàn)專利技術目的，所述的基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，在步驟二的步驟3)中，選擇重新插入結點的步驟具體是I)對溢出結點node的Af+ 1個子結點，計算它們的軸向包 圍盒的中心到結點node的軸向包圍盒的中心的距離；2)以步驟I)中計算的距離值為關鍵字，對結點node的子結點進行降序排序，選出前個子結點。為實現(xiàn)專利技術目的，所述的基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，在步驟二的步驟3)中，結點分裂的步驟具體是1)基于均值漂移求解本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種基于均值漂移的產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引自適應構建方法，其特征在于包含以下步驟：一、讀取產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)，建立各空間對象的軸向包圍盒，依據(jù)軸向包圍盒的中心及外接球半徑建立各空間對象對應的數(shù)據(jù)結點，并存入數(shù)據(jù)結點序列，其中結點包括索引結點和數(shù)據(jù)結點，索引結點包含根索引結點、內(nèi)部索引結點和葉索引結點，索引結構的最上層結點為根索引結點、最下層結點為葉索引結點、其余結點為內(nèi)部索引結點，定義？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？為結點的最大子結點數(shù)、為結點最小子結點數(shù)，其中為大于2的整數(shù)，為小于或等于/2的整數(shù)，除根索引結點外，每個索引結點的子結點數(shù)均小于等于且大于等于；索引結構中每個結點的軸向包圍盒恰好包圍該結點的所有子結點；二、將數(shù)據(jù)結點插入到索引結構中，步驟具體是：1）為結點選擇插入位置，具體步驟為：(1)令當前結點為current_node，如果索引結構為空則返回空，否則令current_node為索引結構根索引結點；(2)令結點將要插入的層數(shù)為level，若結點為數(shù)據(jù)結點則level為索引結構的葉子層，其他類型結點的插入是由強制重新插入引起的，？level為其重新插入前所在層數(shù)；(3)？計算current_node的每個子結點與待插入結點的軸向包圍盒外接球重疊度，選擇重疊度最小的作為current_node，其中計算兩個結點的軸向包圍盒外接球重疊度的方法為：令任意兩結點、的軸向包圍盒外接球半徑分別為、，軸向包圍盒中心間的距離為，采用公式計算兩結點軸向包圍盒的外接球重疊度；(4)重復步驟(2)直到索引結構的葉索引結點層為止；2）將結點插入到步驟1）中得到的插入位置；3）令結點插入到結點node下，判斷結點node的子結點數(shù)是否大于結點的最大子結點數(shù)，如果大于則對結點node進行溢出處理，若結點node為非根索引結點且在插入一個空間對象過程中該結點所在層第一次進行溢出處理，則計算溢出結點node的個子結點的軸向包圍盒的中心到結點node的軸向包圍盒的中心的距離,？以距離值為關鍵字，對結點node的子結點進行降序排序，選出前個子結點將它們重新插入索引結構的該層中，否則將結點node的子結點劃分為k簇，將分簇作為結點node的子結點，為分簇集合分別新建結點，計算新結點的軸向包圍盒，并將新節(jié)點作為結點node的父結點的子結點插入到索引結構中，實現(xiàn)結點的分裂；4）調(diào)整各結點的軸向包圍盒，具體過程為：(1)？設新插入到索引結構中的結點的父結點為src_node；(2)？調(diào)整父結點src_node的軸向包圍盒，使其恰好包含父結點src_node的所有子結點；(3)？若父結點src_node為根索引結點，程序返回，否則繼續(xù)執(zhí)行；(4)？令父結點src_node為步驟(1)中父結點src_node的父結點，返回步驟(2)；三、將體積過大的軸向包圍盒重新插入到索引結構中，實現(xiàn)索引結構的優(yōu)化；四、基于產(chǎn)品逆向工程數(shù)據(jù)動態(tài)索引結構，實現(xiàn)各空間對象的拓撲近鄰查詢，其中查詢?nèi)我豢臻g對象T的鄰接對象的具體步驟如下：1）令空間對象T的軸向包圍盒外接球為S；2)令表示在以結點N為根索引結點的索引結構中查詢空間對象T的鄰近對象集合，若結點N為數(shù)據(jù)結點且與外接球S相交，則返回其包含的空間對象集合，若結點N為內(nèi)部結點，則，其中表示結點N中與外接球S相交的子結點；3)？將當前結點N初始化為索引結構的根索引結點，則空間對象T的鄰近對象集合為。dest_path_image001.jpg,2012103325415100001dest_path_image002.jpg,537635dest_path_image001.jpg,402823dest_path_image002.jpg,541680dest_path_image001.jpg,125108dest_path_image001.jpg,312507dest_path_image002.jpg,dest_path_image003.jpg,2012103325415100001dest_path_image004.jpg,dest_path_image005.jpg,2012103325415100001dest_path_image006.jpg,dest_path_image007.jpg,2012103325415100001dest_path_image008.jpg,671682dest_path_image001.jpg,dest_path_im...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫殿柱，宋洋，司馬中文，劉華東，
申請(專利權)人：山東理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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