基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法
2023-06-27 01:50:56 1
基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，採用本發明在調整矢量圖形邊界線形狀時，只需要確定建模線上有限個數的控制點位置，所有矢量圖形的邊界線自動依據建模線的形態調整自己的邊界線形狀，無需手動調整邊界線上的每一個控制點，通過該方法可以繪製平滑、美觀的邊界線，從而大大降低了工作量，進而提高了工作效率。因此，本發明可以適用於計算機矢量圖形繪製及圖形上、下邊界線形狀的調整。
【專利說明】基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種矢量圖形調整方法，特別是關於一種基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法。
【背景技術】
[0002]目前，計算機輔助繪製的工程地質剖面圖是由很多的矢量圖形單元構成。對於複雜的矢量圖形形狀，調整矢量圖形的邊界形狀時，需要手工在邊界線上添加很多控制點，通過上下左右調整這些控制點的位置使得矢量圖形的邊界線形狀達到想要的效果。但是，如果需要調整的邊界線很多，並且這些邊界線的形態基本是一致的情況下，手工調整邊界線上每一個控制點不僅需要大量的工作量，也不能保證調整後所有邊界線的形態一致。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明的目的是提供一種不僅能夠一次調整多個矢量圖形的上下邊界線形狀，而且能夠使得所有被調整的邊界線的形態一致的基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法。
[0004]為實現上述目的，本發明採取以下技術方案:一種基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其包括以下步驟:1)在計算機顯示的視圖範圍內，在矢量圖形的外圍，任意選取控制點，並利用貝塞爾曲線逼近算法及得到的控制點坐標數據繪製建模線，且建模線經過計算機顯示的視圖範圍內的每個控制點；2)通過計算機顯示的視圖範圍中顯示的建模線，循環所有矢量圖形，以得到需求的矢量圖形邊界線。
[0005]所述步驟I)中，建模線的形狀調整通過改變控制點上下位置，或者在兩個控制點之間添加新的控制點，或者刪除已有的某個控制點實現。
[0006]所述步驟2)包括以下步驟:1、獲取計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線對應的開始端點startl、start2和結束端點endl、end2 ； I1、獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線；111、獲取以startl、start2為開始端點，以endl、end2為結束端點對應的待求上、下邊界線段中控制點數據；IV、根據控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線及上、下邊界線上的控制點數據，對應計算上、下邊界線的均勻加密的曲線數據點，以得到需求的矢量圖形邊界線。
[0007]所述步驟2)的步驟II中包括以下內容:循環計算機顯示的視圖範圍內的所有建模線，求經過上/下邊界的開始端點的垂線與對應的每一建模線的交點；選取所有交點中的Y坐標值與上/下邊界的開始端點的Y坐標值的差值最小並且交點的Y坐標值大於上/下邊界的開始端點的Y坐標值的交點，該交點所在的建模線就是所求的控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上/下邊界形狀的建模線。
[0008]所述步驟2)的步驟IV中包括以下內容:①取上邊界線上的控制點數據中的第I個數據ptl、第2個數據pt2 ;②獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界線形狀的建模線上均勻加密的數據點；③利用建模線上均勻加密的數據點，計算上邊界線上任意相鄰兩點Ptl點與pt2點之間的線段上的數據點取上邊界線上的控制點數據中的第2個數據點Pt2、第3個數據點pt3 ;重複步驟②、步驟③計算上邊界線上此兩點之間的均勻加密的曲線數據點；以此類推，求出上邊界線上所有相鄰兩控制點之間的均勻加密的曲線數據點，並按照先後順序保存均勻加密的曲線數據點，形成需求的矢量圖形的上邊界線。
[0009]本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點:本發明利用貝塞爾曲線逼近算法及得到的控制點坐標數據確定建模線；然後，根據建模線均勻加密的曲線數據，依據三角形相似性質，計算與建模線形態一致的矢量圖形邊界線的均勻加密的曲線數據點；再利用貝塞爾曲線逼近算法及邊界線完整的均勻加密的曲線數據點，向當前圖形添加邊界線曲線。因此在調整矢量圖形邊界線形狀時，只需要確定建模線上有限個數的控制點位置，所有矢量圖形的邊界線自動依據建模線的形態調整自己的邊界線形狀，無需手動調整邊界線上的每一個控制點，通過該方法可以繪製平滑、美觀的邊界線，從而大大降低了工作量，進而提高了工作效率。因此，本發明可以適用於計算機矢量圖形繪製及圖形上、下邊界線形狀的調整。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是邊界線均勻加密的曲線數據點的計算過程的流程圖
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0012]計算機輔助繪製的工程地質剖面圖是由很多的矢量圖形構成，生成的矢量圖形的上下邊界線形狀可能與需求的形狀不一致，並且視圖中可能會有很多的矢量圖形，尤其是那些在位置上具有上下關係的矢量圖形的上下邊界線的形態是一致的，此時需要針對顯示在計算機顯示的視圖範圍內的每一個矢量圖形的邊界線上的控制點進行調整，以實現其邊界線的調整，進而得到需求的最終的矢量圖形邊界線。
[0013]本發明基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其包括以下步驟:
[0014]I)在計算機顯示的視圖範圍內，在矢量圖形的外圍，一般是在矢量圖形的上面的空白區域，任意選取控制點並得到其位置坐標。將控制點的位置坐標轉換為設備坐標，並保證控制點的坐標系統與矢量圖形的坐標系統一致，以便與實際應用情況相符。
[0015]利用貝塞爾曲線逼近算法及得到的控制點坐標數據，向計算機顯示的視圖範圍內添加的一段樣條曲線，即建模線，該建模線經過視圖範圍內的每個控制點。上述建模線的形狀調整能夠通過改變控制點的上下位置，或者在兩個控制點之間添加新的控制點，或者刪除已有的某個控制點實現。
[0016]需要說明的是，由於在計算機顯示的視圖範圍內繪製的矢量圖形很多，如果上下兩個矢量圖形的上、下邊界線的形態不一致，就分別在兩個矢量圖形各自的上部外圍區域繪製一條建模線。如果幾個矢量圖形的上、下邊界線的形態是一致的，就在最上面的那個矢量圖形的上部外部區域繪製一條建模線，所以在計算機顯示的視圖範圍內可能會有多條建模線，每一條建模線只是控制此建模線與下面那條建模線之間區域內繪製的矢量圖形的上、下邊界線形狀，即每個矢量圖形的上下邊界線形狀只是被在它上面且距離最近的那條建模線控制，通常控制矢量圖形的建模線在矢量圖形的上部外圍區域。通過建模線調整矢量圖形邊界線，從而得到需求的矢量圖形邊界線。
[0017]在工程地質剖面圖中，矢量圖形不重疊，所以繪製的這些建模線之間也不會重疊。
[0018]2)通過計算機顯示的視圖範圍內顯示的建模線循環所有矢量圖形，以得到需求的矢量圖形邊界線。
[0019]1、獲取計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界線開始端點與結束端點startl、endl,下邊界線開始端點與結束端點start2、end2,且每個端點都有一對(x, y)坐標；
[0020]I1、獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線；
[0021]在計算機顯示的視圖範圍內，在矢量圖形的上部外圍區域內可能會有多條建模線，而且矢量圖形的上、下邊界線的形狀都是由選擇的建模線控制，所以在本發明中選取矢量圖形的上邊界線端點數據進行計算，並得到控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線，其過程如下:
[0022]循環計算機顯示的視圖範圍內的所有建模線，求經過startl點的垂線(經過startl點且與X軸垂直的直線)與每一建模線的交點。選取所有交點中的Y坐標值與startl的Y坐標值的差值最小並且交點的Y坐標值大於startl的Y坐標值，那麼此交點所在的建模線就是所求的控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界形狀的建模線。
[0023]同理，得到控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形下邊界形狀的建模線。
[0024]II1、獲取以startl為開始端點、以endl為結束端點的待求上邊界線段中控制點數據，並獲取以start2為開始端點、以end2為結束端點的待求下邊界線段中控制點數據；以便結合開始端點、結束端點成為計算需求的邊界線上的控制點數據；
[0025]在工程地質剖面圖中，繪製的最初始的矢量圖形的上、下邊界線是直線段，只有開始端點、結束端點，此時控制點個數為O。但是為了控制邊界線的形態，需要在邊界線的端點之間其它位置上添加新的控制點。在端點與控制點之間的其它位置上可以添加新的控制點，在兩個相鄰的控制點之間也可以添加新的控制點，此時控制點個數大於O。如果在兩個相鄰的控制點PT1、PT2之間添加一個新的控制點PT3，原來以PTl為開始端點、以PT2為結束端點的直線段L就被分解為兩個新的直線段，其中一邊新的直線段以PTl為開始端點、以PT3為結束端點，另一邊新的直線段以PT3為開始端點、以PT2為結束端點，再通過PT3點將兩個新的直線段連接在一起構成矢量圖形的邊界線，此時的邊界線由多個直線段首尾相連構成。所以矢量圖形的邊界線可能是一條直線，也可能是一條由多個直線段首尾相連構成的折線。然後通過改變控制點的上下位置，進而調整邊界線形狀。
[0026]由於控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界形狀的建模線計算需求的邊界線數據時，需要按照邊界線上的線段分別進行計算，因此設端點startl、endl及上邊界線上添加的控制點數據成為後續計算需求的上邊界線上的控制點數據；端點start2、end2及下邊界線上添加的控制點數據成為後續計算需求的下邊界線上的控制點數據。
[0027]IV、根據獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界線形狀的建模線及上邊界線上的控制點數據，計算上邊界線的均勻加密的曲線數據點，從而得到矢量圖形需求的上邊界線，同理得到矢量圖形需求的下邊界線。
[0028]由於上、下邊界線的均勻加密的曲線數據點的過程相同，故只以上邊界線的均勻加密的曲線數據點的求解過程為例進行說明，如圖1所示，其步驟如下:
[0029]①取上邊界線上的控制點數據中的第I個數據ptl、第2個數據pt2 ；
[0030]②獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界線形狀的建模線上均勻加密的數據點；
[0031]因為繪製出來的原始建模線上的數據點是不均勻的，在計算矢量圖形邊界線的時候需要建模線上的數據點是均勻的，這樣計算出來的矢量圖形邊界線上的數據也是均勻的。為了獲取均勻的建模線數據，首先需要在建模線的原始線條上兩側再增加更多的數據點，形成建模線加寬後的路徑。然後，獲取建模線加寬後的繪圖路徑邊界上各點的數據。最後，根據獲取的建模線加寬後的繪圖路徑邊界上的各點數據，在Ptl的X坐標及pt2的X坐標範圍內的數據點，將這些數據點按照每N個為一組，且N為正整數，計算每組數據的X坐標和Y坐標的均值，每組的X均值、Y均值構成一個曲線數據點temp，這些曲線數據點就是所求的建模線上均勻加密的數據點。
[0032]需要說明的是，將數據點以N個為標準分為一組，不是固定的，取決於繪圖的需要，也可以取每10個或者20個數據點為一組，但是這樣增加了計算量，同時也增加了所求數據的個數。在本發明中取每50個數據為一組就可以達到繪圖的需要。
[0033]③利用建模線上均勻加密的數據點，計算上邊界線上任意相鄰兩點ptl點與pt2點之間的線段上的數據點。
[0034]設建模線上均勻加密的數據點構成的曲線為已知曲線段；
[0035]建模線上均勻加密的數據點中的兩個端點數據構成的直線段為已知直線段1，長度為d;
[0036]ptl點與pt2點之間的直線段為已知直線段2，長度為dCal ；
[0037]以ptl為起點、以pt2為結束點並且形態與已知曲線段一致的曲線為待求曲線段，其原理如下:
[0038]首先，根據X坐標按照從小到大順序排序已知直線段2的兩個端點ptl、pt2，以便按照從小到大的順序。
[0039]然後，計算已知直線段2的直線距離與已知直線段I的直線段距離的比例係數ratel ；
[0040]利用已知曲線段上的均勻加密數據點Ci，其中，第一個數據表示為C1點，...，最後一個數據表示為Cn點，計算待求曲線段上與已知曲線段形態一致的均勻加密的曲線數據點，其具體步驟如下:
[0041]a、計算已知曲線段上的數據點中第一個數據C1到已知直線段I的垂足intersect,過程如下:
[0042]已知直線段I的兩個端點分別為:點C1，坐標為(Xpy1);點(V坐標為(Xn，yn)。已知曲線段上的數據點中任意一點，坐標為(m, η)。
[0043]由C1, Cn 兩點確定的直線方程為 Ax+By+C = 0，其中，A = Yn-Y1, B = X1-Xn, C =Υι* (χη-χι) -Xi* (yn-yi)。
[0044]求已知曲線段上的數據點中第一個數據C1至已知直線段I的垂足intersect，垂足 intersect 的坐標(xf,yf)，其計算公式:xf = _0*D+A*C)/ (B'2+A"2),其中 D = A*n_B*m ；yf = B*(χ-m)/A+n ；
[0045]b、計算已知曲線段上的數據點中第一個數據C1到已知直線段I的最短距離Distance ；
[0046]已知曲線段上的數據點中第一個數據C1與垂足intersect的距離，已知曲線段上的數據點中第一個數據C1坐標為(m, η),垂足的坐標為(xf, yf),則採用Distance =squrt ((yf-n) '2+ (xf-m) "2)計算最短距離 Distance ；
[0047]C、計算垂足intersect與已知直線段I起點構成的直線段佔整個已知直線段I的比例係數rate ；
[0048]已知直線段I的兩個端點分別為:點C1，坐標為(Xpy1)，點(V坐標為(xn，yn)。垂足的坐標為(xf，yf) ο 採用 rate = squrt ((Yf-Y1) '2+(Xf-X1) ~2)/squrt ((Yn-Y1) ~2+(Xn-X1) ~2)計算比例係數rate ；
[0049]d、計算已知直線段2上，以ptl為起點，與rate比例一致的線段長度radius =dCal*rate ；
[0050]e、計算已知直線段2上與ptl的距離為radius的點intersectCal ；
[0051]設ptl 點的坐標(Px1, Py1)，pt2 點的坐標(px2, py2)。點 intersectCal 是待求曲線段上的點到已知直線段2的垂足，坐標(X。，y。)，此點同時也是已知直線段2上的點。通過公式(yc-pyi) ^+(Xc-PX1) '2 = radius~2 和(Yc-Py1)/ (Xc-PX1) = (Py2-Py1) / (PX2-PX1)計算點 intersectCal 的坐標(x。，yc)；
[0052]f、計算待求曲線段上的曲線數據點ptCal ；
[0053]已知直線段2的兩個端點ptl點的坐標(Px1, Py1), pt2點的坐標(px2, py2),又已知垂足點intersectCal的坐標(x。，y。)，求曲線數據點ptCal,坐標為(px3, py3),具體過程如下:
[0054]首先,求出已知直線段2的法向量V,即過點ptCal與點intersectCal直線的斜率V = (px「px2) / (Py2-Py1)；
[0055]然後,利用公式(py3-yc)/(px3-xc)= V 和 Squrt ((py3-yc) '2+ (px3-xc) '2)=ratel氺distance 計算點 ptCal ；
[0056]重複步驟a)?f)，依次求出並保存已知曲線段上的數據點中第二個數據C2相對應的待求曲線段上的曲線數據點PtCal，以此類推，直到得到待求曲線上所有的數據點。
[0057]④採用相同方法，取上邊界線上的控制點數據中的第2個數據點pt2、第3個數據點Pt3。按照第②步、第③步的方法計算上邊界線上此兩點之間的均勻加密的曲線數據點。以此類推，求出上邊界線上所有相鄰兩控制點之間的均勻加密的曲線數據點，並按照先後順序保存均勻加密的曲線數據點，這些形成需求的矢量圖形的上邊界線。同理得到需求的矢量圖形的下邊界線，從而得到需求的矢量圖形邊界線。
[0058]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其包括以下步驟: 1)在計算機顯示的視圖範圍內，在矢量圖形的外圍，任意選取控制點，並利用貝塞爾曲線逼近算法及得到的控制點坐標數據繪製建模線，且建模線經過計算機顯示的視圖範圍內的每個控制點； 2)通過計算機顯示的視圖範圍中顯示的建模線，循環所有矢量圖形，以得到需求的矢量圖形邊界線。
2.如權利要求1所述的基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其特徵在於:所述步驟I)中，建模線的形狀調整通過改變控制點上下位置，或者在兩個控制點之間添加新的控制點，或者刪除已有的某個控制點實現。
3.如權利要求1所述的基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其特徵在於:所述步驟2)包括以下步驟: 1、獲取計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線對應的開始端點startl、start2 和結束端點 endl、end2 ； I1、獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線； II1、獲取以startl、start2為開始端點，以endl、end2為結束端點對應的待求上、下邊界線段中控制點數據； IV、根據控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線及上、下邊界線上的控制點數據，對應計算上、下邊界線的均勻加密的曲線數據點，以得到需求的矢量圖形邊界線。
4.如權利要求2所述的基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其特徵在於:所述步驟2)包括以下步驟: 1、獲取計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線對應的開始端點startl、start2 和結束端點 endl、end2 ； I1、獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線； II1、獲取以startl、start2為開始端點，以endl、end2為結束端點對應的待求上、下邊界線段中控制點數據； IV、根據控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上、下邊界線形狀的建模線及上、下邊界線上的控制點數據，對應計算上、下邊界線的均勻加密的曲線數據點，以得到需求的矢量圖形邊界線。
5.如權利要求3或4所述的基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其特徵在於:所述步驟2)的步驟II中包括以下內容:循環計算機顯示的視圖範圍內的所有建模線，求經過上/下邊界的開始端點的垂線與對應的每一建模線的交點；選取所有交點中的Y坐標值與上/下邊界的開始端點的Y坐標值的差值最小並且交點的Y坐標值大於上/下邊界的開始端點的Y坐標值的交點，該交點所在的建模線就是所求的控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上/下邊界形狀的建模線。
6.如權利要求3或4所述的基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其特徵在於:所述步驟2)的步驟IV中包括以下內容: ①取上邊界線上的控制點數據中的第I個數據ptl、第2個數據pt2； ②獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界線形狀的建模線上均勻加密的數據點； ③利用建模線上均勻加密的數據點，計算上邊界線上任意相鄰兩點Ptl點與pt2點之間的線段上的數據點； ④取上邊界線上的控制點數據中的第2個數據點pt2、第3個數據點pt3;重複步驟②、步驟③計算上邊界線上此兩點之間的均勻加密的曲線數據點；以此類推，求出上邊界線上所有相鄰兩控制點之間的均勻加密的曲線數據點，並按照先後順序保存均勻加密的曲線數據點，形成需求的矢量圖形的上邊界線。
7.如權利要求5所述的基於多控制點的矢量圖形上下邊界線形狀自動調整方法，其特徵在於:所述步驟2)的步驟IV中包括以下內容: ①取上邊界線上的控制點數據中的第I個數據ptl、第2個數據pt2； ②獲取控制計算機顯示的視圖範圍內的矢量圖形上邊界線形狀的建模線上均勻加密的數據點； ③利用建模線上均勻加密的數據點，計算上邊界線上任意相鄰兩點Ptl點與pt2點之間的線段上的數據點； ④取上邊界線上的控制點數據中的第2個數據點pt2、第3個數據點pt3;重複步驟②、步驟③計算上邊界線上此兩點之間的均勻加密的曲線數據點；以此類推，求出上邊界線上所有相鄰兩控制點之間的均勻加密的曲線數據點，並按照先後順序保存均勻加密的曲線數據點，形成需求的矢量圖形的上邊界線。
【文檔編號】G06T1/00GK104200423SQ201410432790
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】謝兄, 張維石, 史金餘, 曹志英, 李輝, 翟華偉, 陳修權 申請人:大連海事大學