三维空间布尔运算在地质建模中的实现与优化

"这篇硕士学位论文主要探讨了3D空间布尔运算的具体实现，特别是在rcc电路间歇振荡现象的研究中，以及基于VTK的三维地质体建模与可视化的系统研究。作者通过算法解决了非可定向网格模型的调整问题，并提出了适用于三角形和其他多边形网格的空间布尔运算步骤。此外，论文还介绍了使用Tomas Möller的两两三角形求交线算法来求解交线。在VTK图形工具包基础上，建立了三维地质建模与可视化系统，采用层次结构与插件方式相结合的架构模式，以提高建模效率和渲染速度。" 在3D空间布尔运算中，涉及的核心知识点包括： 1. **网格定向**：在图形学中，网格模型的定向性非常重要，确保图形的拓扑一致性。对于非定向网格，可以通过算法调整，使其满足相邻网格间共享边的顶点顺序一致。 2. **空间布尔运算**：这是3D几何运算的一种，用于组合或操作多个3D对象，如合并、剪切和排除等。其基本步骤包括： - **相交测试**：确定两个3D形状是否相交，找到交线。 - **建立拓扑关系**：根据空间位置连接交线，形成可能的闭合多边形。 - **生成多边形**：从相交的三角形和交线构建“结果交域”。 - **三角化**：将多边形三角化，以便于后续处理。 - **结果处理**：判断非相交网格，决定最终结果。 3. **Tomas Möller的两两三角形求交线算法**：这是一种高效的方法，用于计算两个三角形之间的交线。当三角形的顶点位于同一侧时，它们不相交；若相交，则会形成交线区间。 4. **基于VTK的三维建模与可视化**：VTK（Visualization Toolkit）是一个开源的图形库，用于实现3D建模和可视化。在本文中，VTK被用来构建一个三维地质建模系统，采用层次架构的图形引擎，提供建模算法、渲染和场景管理接口。 5. **不规则三角网（TIN）**：在三维建模中，TIN是一种常用的表示复杂表面的方法，它提高了渲染速度和计算精度。 6. **插件设计模式**：在三维交互式设计中，采用插件模式降低了系统模块间的耦合度，便于管理和扩展。 该研究的系统实现了三维矿体和巷道建模，以及三维地质数据的管理，具有一定的实时交互性能，满足实际生产需求。通过这些技术，可以创建更真实、准确的三维地质模型，对矿产资源的开发和工程项目的规划提供有力支持。