(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210801563.5 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 中国建筑西南设计 研究院有限公司 地址 610000 四川省成 都市金牛区星辉西 路9号 (72)发明人 邓小龙　赵广坡　方长建　唐军　 康永君　谢伟　王逸凡　白蜀珺　 王波　方超　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 专利代理师 韩洋 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 3/00(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种平面与三维 实体的相交面 求解方法 (57)摘要 本发明涉及计算机图形学技术领域， 涉及一 种平面与三维实体的相交面求解方法， 包括步骤 S1， 获取三维实体的数据， 包括该三维实体的三 角面片数据； 三维实体的数量为一个或多个； S2， 创建宽度和高度一定的竖直平 面， 根据竖直平面 建立局部坐标系； S3， 在局部坐标系中， 求得该三 维实体中三角面片的三个顶点分别到竖直平面 的简化有向距 离D1、 D2和D3； 根据 D1、 D2和D3判断 该三角面片与竖直平面是否相 交， 如果相 交， 则 求得该三角面片与竖直平面的交线； S4， 求得该 三维实体与竖直平面的所有交线以后汇总成闭 合环线， 得到该三维实体与竖直平面的相 交面。 本发明不需要在三维视图或剖面视图的情况下 也能够求相交面， 运算量小， 准确性更高、 求解速 度更快。 权利要求书3页 说明书11页 附图7页 CN 115147550 A 2022.10.04 CN 115147550 A 1.一种平面与三维 实体的相交面 求解方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 获取BIM模型三维实体的数据， 所述数据经转换得到该三维实体的三角面片数据； 所述三维实体的数量 为一个或多个； S2， 创建一个竖直平面， 根据所述平面建立局部坐标系； 所述竖直平面的方程为A*x+B* y+D＝0； S3， 在所述局部坐标系中， 求得该三维实体中三角面片的三个顶点P1、 P2和 P3分别到所 述平面的简化有向距离D1、 D2和D 3； 根据所述简化有向距离D1、 D2和D3判断该三角面片与所 述平面是否相交， 如果相交， 则求得该三角面片与所述平面的交线； 所述简化有向距离的计 算公式为： Dn＝A*Xn+B* Yn+D 其中， Dn为顶点Pn(Xn,Yn,Zn)到竖直平面的简化有向距离， n为三角 面片中顶点的序 号， 取值范围为1≤n≤ 3； S4， 通过步骤S3求得该三维实体的所有三角面片与所述平面的所有交线以后， 将所有 交线汇总成闭合环线， 得到该三维 实体与所述平面的相交面。 2.如权利要求1所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， 步骤S3 中， 根据所述简化有向距离D1、 D2和D3判断该三角面片与所述平面是否相交的具体方法包 括： (1)当Dn＝0， 则 顶点Pn在平面上； 当Dn>0时， 则顶点Pn在平面正侧； 当Dn<0时， 则 顶点Pn 在平面背侧； 其中， n 为三角面片中顶点的序号， 取值范围为1≤n≤ 3； (2)当D1>0且D2>0且D3>0时， 或者当D1<0且D2<0且D3<0时， 则三个顶点位于平面的同一 侧， 该三角面片与平面无交线； (3)当D1、 D2、 D3的其 中之一为0且其余两个值同号时， 则该三角面片的三个顶点之一在 平面上， 另两个顶点在平面的同一侧， 该三角面片与平面无交线； (4)当D1、 D2、 D3的其 中之一为0且其余两个值异号时， 则该三角面片的三个顶点之一在 平面上， 另两个顶点分布在平面的两侧， 该三角面片与平面有交线； (5)当D1、 D2、 D3中有两个值为0且第三个值不为0时， 则该三角面片的其中两个顶点在 平面上， 另一顶点在平面外， 三角面片与平面的交线即为在平面上的两顶点的连线； (6)当D1、 D2、 D3均为0时， 则三角面片的三个顶点所在的平面与所述平面重合或平行， 该三角面片与平面无交线； (7)当D1、 D2、 D3均不为零且D1、 D2、 D3中有异号 的情况时， 则该三角面片的三个顶点之 一在平面的一侧， 另两个顶点在平面的另一侧， 该三角面片与平面有交线。 3.如权利要求2所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， 第(4)种 情况下求交线的方法包括， 将分布在平面两侧的两个顶点用直线连接， 所述直线与平面的 交点PC与位于平面上的顶点之间的连线为所述交线； 所述交点PC的求 解公式为： PC＝P2+[ D2/(D2‑D3)]*(P3 ‑P2)； 适用该公式的条件为， D1为0且D2和D3异号。 4.如权利要求2所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， 第(7)种 情况下求交线的方法包括， 将位于平 面一侧的一个顶点作为顶点 1， 平面另一侧的两个顶 点 分别为顶点2与顶 点3， 将顶 点1与顶点2用直线 连接， 将顶 点1与顶点3用直线 连接， 得到两条权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115147550 A 2直线与平面的交点PC1和交点PC2， 交点PC1和交点PC2之间的连线为所述交线； 所述交点PC1的求 解公式为： PC1＝P1+[ D1/(D1‑D2)]*(P2 ‑P1)； 所述交点PC2的求 解公式为： PC2＝P1+[ D1/(D1‑D3)]*(P3 ‑P1)。 5.如权利要求1所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， S2中建立 局部坐标系的方法包括， 将世界坐标系的Y轴进行旋转， 使其与竖直平面的法线向量平行， 得到所述局部坐标系。 6.如权利要求5所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， 在步骤S3 之前， 还包括快速过 滤的步骤， 具体包括： (a)为所述竖直平面设置一定的宽度和高度， 在局部坐标系中， 根据 竖直平面的高度和 宽度得到竖直平面的位置和大小； (b)利用三维实体的包围盒的位置和大小与竖直平面的位置和大小进行比较， 滤除与 所述竖直平面未相交的三维 实体。 7.如权利要求6所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， 步骤(a) 具体包括： 根据竖直平面的高度， 确定竖直平面的顶部标高P_ZTop和底部标高P_ZBot； 根据竖直平面的宽度， 确定竖直平面在局部坐标系X轴上的最大值P_XMax和最小值P_ XMin； 竖直平面上的每一 点在局部坐标系Y轴上的值均相同， 记为P_Y 。 8.如权利要求7所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， 步骤(b) 中， 三维实体的包围盒的位置和大小， 包括： 三维实体的最大Z坐标ZMax和最小Z坐标ZMin、 三维实体外接球的球心(C_X,C_Y,C_Z)和球半径R； 所述与竖直平面的位置和大小进行比较， 滤除与所述竖直平面未相交的三维实体， 包 括以下步骤： (b1)如果三维实体的最大Z坐标ZMax小于竖直平面的底部标高P_ZBot， ， 则该三维实体 与竖直平面 不相交， 滤除该三维 实体； (b2)如果三维实体 的最小Z坐标ZMin大于竖直平面的顶部标高P_ZTop， 则该三维实体 与竖直平面 不相交， 滤除该三维 实体； (b3)对于在步骤(b1)和/或(b2)中不能滤除的三维实体， 计算该三维实体外接球 的球 心(C_X,C_Y,C_Z)在局部坐标系中忽略掉Z值后对应的局部坐标(C_X1,C_Y1)； (b4)如果C_X1+R小于竖直平面在局部坐标系X轴上的最小值P_XMin， 则该三维实体与 竖直平面 不相交， 滤除该三维 实体； (b5)如果C_X1 ‑R大于竖直平面在局部坐标系X轴上的最大值P_XMax， 则该三维实体与 竖直平面 不相交， 滤除该三维 实体； (b6)如果C_Y1+R小于竖直平面上点在局部坐标系Y轴上的值P_Y， 则该三维实体与竖直 平面不相交， 滤除该三维 实体； (b7)如果C_Y1 ‑R大于竖直平面上点在局部坐标系Y轴上的值P_Y， 则该三维实体与竖直 平面不相交， 滤除该三维 实体。 9.如权利要求1 ‑8任一项所述的一种平面与三维实体的相交面求解方法， 其特征在于， 所述三维实体包括楼板、 墙、 柱、 梁和/或基础所对应的三维 实体。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115147550 A 3