一种提高三角网格模型求交效率的算法

层次包围盒求交算法在求交过程中需要不断分裂包围盒,从而降低了求交效率。针对上述问题,利用该算法可以快速排除不相交三角面片的优点,提出一种更高效的求交算法,通过直接定位2个求交模型可能相交的部位,高效地排除大量不相交的三角面片,得到 2个模型的交线。     

一种基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法

在科学计算可视化的领域中,医学图象数据的三维重构和手术模拟是一个研究热点。该文设计并实现了一个基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法,称为“双面切割算法”。该算法充分利用了原始数据的几何及拓扑信息,将三维表面模型的切割操作转化到二维空间中,从而避免了一般三维物体切割算法中三角面片直接求交的大量运算。双面切割算法在进行切割运算时,同时得到切割后的模型及它们的交集模型,并维持了物体数据结构的完整性。     

基于空间多边形三角剖分的曲面分割求交算法

针对传统曲面分割求交方法存在的平面片的选取、遗漏部分交线段以及交线间断 的问题,提出一种基于空间多边形三角剖分的曲面分割求交算法。以等深度分割方法为基础, 避免了交线不连续的问题,当分割达到一定层次时以空间多边形近似曲面片,并对空间多边形 进行三角剖分,以三角形对的交线近似空间多边形之间的交线,进而以空间多边形的交线近似 曲面片的交线,最终得到相交曲面之间的交线。利用曲面片轮廓构造出的空间多边形更加接近 曲面片的真实形状,提高了逼近精度,同时对空间多边形进行三角剖分,提高了求交精度,进 而降低了丢失交线的可能性。实验验证了该算法比传统的分割法更加精确。     

一种基于三角网格模型的阶梯剖切算法

针对三角网格模型,提出了一种基于四叉树的剖切算法。首先将三角面片投影到二维空间,并针对投影后的三角面片建立层次四叉树,然后,通过四叉树来查找第一个与切割面相交的三角形,由此三角形开始,利用三角网络的拓扑关系寻找所有被切割的三角形,最后将剖面进行三角剖分和三角网重构完成剖切。实验结果验证了该算法的可行性和有效性。     

采用图形加速的三角网格实时切分

提出一种采用图形加速的三角网格模型实时切分的方法。针对传统的三角网格实时切分方法普遍效率不高的问题,提出利用Open GL的拾取机制的快速、有效,将屏幕曲线映射到模型上,得到切分边缘的三角面片。并利用网格的AIF(Adjacency and Incidence Framework)数据结构和当前图像场景的视角矩阵优化网格模型交线生成追踪过程。然后将相交的三角面片重新三角化,构建新的拓扑结构。最后分离模型,实现模型的快速切分。实验结果表明,该方法能够快速有效地完成模型的实时切分。     

多边形网格的非流形封闭三角形网格正则化

为了提高基于网格模型的算法与应用的效率和稳定性,提出一种将任意多边形网格模型转化为正则三角网格模型的算法.首先对输入多边形网格模型中非三角形的面片进行三角剖分,然后查找并移除模型中的重合或重叠元素,再通过模型内部三角形求交对模型进行边和面的分割,从而修正模型的拓扑结构;在求交的过程中,根据边和三角形的位置关系对共面求交进行细致的分类处理,减少了求交次数,提高了算法的稳定性;最后循环搜索在网格模型中可以确定法向的种子三角形,通过拓扑结构调整与之相邻的三角形的法向,最终构成一个或多个法向确定的闭合曲面.实验结果表明,该算法能够将多边形网格转化为正则三角形网格模型.     

基于倾斜摄影的城市建筑三维重建方法研究

为了解决城市三维重建中单体化困难、数据量庞大以及泊松重建表面起伏、锐利特征丢失的问题,提出一种城市建筑物三维重建方法。使用基于倾斜摄影、Patch-based Multi-view Stereo(PMVS)和泊松表面重建所得密集三角格网作为输入。重建的流程分为两个步骤:建筑物提取和多边形3D模型重建。建筑物提取的方法是:从特定高度切割三角格网得到建筑物的外包围轮廓,进而利用轮廓分割出建筑物。多边形3D模型重建的过程是:从初始高度以指定步长切割三角格网得到轮廓,然后精简轮廓,最后建立起3D模型。实验使用单栋建筑物和大规模城市场景两种数据,实验结果表明算法表现出较好的性能、稳定性和可扩展性,并且具有较高精确性和有效性。     

倾斜摄影测量三维模型单体化构建及服务共享

随着实景三维中国建设理念的提出,生产各种具有属性信息的三维模型成为时代所需。本文对倾斜摄影测量三维模型单体化及属性挂接流程进行研究,首先探讨倾斜摄影测量三维建模的原理;然后,基于实景三维模型,利用倾斜实景模型单体化技术,完成地理对象单体化及属性数据库的搭建。本文以小寨村为例,在实景三维模型上可以实现网页端属性查询,扩大了应用范围,对于智慧乡村的建设具有一定的参考意义。     

三维网格模型的稳定布尔运算算法

给出一种稳定、高效的三维网格模型的布尔运算算法。该算法首先,基于网格模型原始的拓扑关系,结合层次包围盒相交检测实现网格模型相交区域快速定位;然后,采用改进的空间三角形求交算法求解离散交线段数据,并对单个三角形重新进行Delaunay三角剖分;最后,通过建立交线段与相交三角形间的拓扑关系对交线快速跟踪提取,通过局部区域快速分类组合,实现三角网格模型的精确布尔运算。该算法能有效地处理各种特殊情况且运行稳定;程序实现简单,实例证明符合工程需求。     

医学断层图像三维重建的辅助轮廓线法

在原有的轮廓线基础上生成与之相似的辅助轮廓线．然后把各轮廓线三角化形成一层层的三角面片,最后按一定的规则把各层三角面片从外到内直接连接形成四面体,从而完成三维重构．文中算法尤其适合基于断层轮廓线的医学图象三维重构,与已有的三维重构法（如MC．MT,Delaunay四面体化）相比,具有算法简单、思路自然、易于实现的特点．     

多分辨率三维建筑群建模与实时绘制技术

将纹理特征分析技术引入到多边形网格建模中,提出一种基于高程特征值进行曲面细分的算法以构建多分辨率虚拟建筑群模型。该算法给出一种三角边与纹理特征曲线相交的三角面分裂方法构造自适应细分三角网格。通过设计细分三角网格的二叉树数据结构和开发测试程序进行测试,表明该算法具有自适应网格速度快和保持几何特征较好的特点,可以满足在PC机上实现三维建筑群的大范围建模和实时交互显示要求。     

六面体体元网格三维地质模型剖切算法

针对常用的六面体体元网格三维地质模型,提出了一种求剖切面的算法.首先,采用分层投影求交点的方式,将地质体模型与切割面投影到同一平面,三维空间下的地质体模型与切割面的剖切转化为二维平面上的四边形网格与切线段求交点的运算.为减少判交次数,先根据切线走势判断可能存在交点的区域,再对可能区域进行精确判交.其次,找到并求出不能通过投影方式得到的交点.然后,将得到的所有交点按规则组成四边形网格,对每个四边形三角化处理得到TIN形式的剖切面.最后,对该TIN面进行显示.实验证明了对六面体体元网格三维地质模型剖切的可行性.     

数控管切割机三维仿真加工若干问题的研究

为解决检验数控管切割机加工工艺合理性的问题,基于OpenGL 和3DSMax 平台,并在OpenGL 中通过参数驱动导入的3DS 静态模型,实现了加工过程和结果的三维 动态演示。同时相对于传统的利用碰撞检测技术再现切割后管材的相贯线形状,提出了改进 的数学模型,新算法通过了快速性、准确性等的验证。     

三维表面模型的快速切割算法

讨论了一个三维表面模型的快速切割算法.由改进的MC(marching cubes)方法抽取、构成了连续曲面的分组信息以及构成曲面的三角面片的层次包围盒信息，并利用记录了上述信息的B+树模型,完成了三维表面模型的快速切割算法.讨论的算法通过充分发掘和利用MC算法中所隐含的三角面片的包围盒信息和物体各部分间的三维相关信息，在对三维表面模型进行切割计算时,可以快速定位交点，并且根据交点信息，不必遍历模型的所有三角面片，而直接完成对整个被切割模型的分割.研究背景是髋关节整型手术中平面手术刀及球面手术刀对髋关节的切     

Waste minimization in irregular stock cutting

This paper addresses a category of two dimensional NP-hard knapsack problem in which a given convex/non-convex planner items (polygons) have to be cut out of a single convex/non-convex master surface (stock). This cutting process is found in many industrial applications such as sheet metal processes, home-textile, garment, wood, leather and paper industries. An approach is proposed to solve this problem, which depends on the concept of the difference between the area of a collection of polygons and the area of their convex hull. The polygon assignment inside the stock is subjected to feasibility tests to avoid overlapping, namely, angle test, bound test, point inclusion and polygon intersection test. An iterative scheme is used to generate different polygon placements while optimizing the objective function. Computer software is developed to solve and optimize the problem under consideration. Few examples are conducted for different combinations of convex, non-convex items and stocks. Well-known benchmark problems from the literature are tested and compared with our approach. The results of our algorithm have an interesting computational time and can compete with the results of previous work in some particular problems. The computational performance of the developed software indicates the efficiency of the algorithm for solving 2-D irregular cutting of non-convex polygons out of non-convex stock.     

一种改进的MC算法

为了对等值面与子等值面进行提取和分组,在MC算法原理的基础上,提出了一种改进的等值面提取与子等值面分组算法。该算法首先将数据场分解为点、棱边、面与体元的拓扑结构;然后在整个数据场范围内求所有棱边与等值面的交点,并在面内连接交点形成面与等值面的交线,交线在体元内连接生成空间多边形;接着通过三角化各个体元内的空间多边形得到由顶点表与三角形表组成的等值面数据;最后根据三角形在顶点处的连接关系,采用种子算法对属于同一子等值面的三角形与顶点进行标记,属于同一子等值面的顶点与三角形将被存放在独立的顶点表与三角形表中。实验结果表明,该算法可以高效地实现等值面提取与子等值面的分组。     

一种基于2维多边形集相似性的3维模型检索方法

提出了一种基于2维多边形集相似性度量的3维模型检索方法，它的主要思想是用一组沿着特定方向的2维切片表示3维模型，其中这些2维切片由多个多边形组成，从而将3维形状之间的匹配问题转换为多边形集之间的相似性度量问题。这种方法涉及以下3个问题：切片方向的选择、切割方法和多边形集之间的相似性度量。针对这些问题，分别给出了相应的方法和规则，并通过实验验证了这种方法的有效性。     

医学图像3维重建模型的虚拟剖切算法

对医学图像体数据及重构几何模型进行虚拟剖切,可以方便地看到内部的组织,便于观察和诊断,可用于医疗放射治疗规划.针对医学图像重建的表面几何模型,提出了对模型进行平面剖切、立体开窗及任意交互切割的算法.平面剖切和开窗是用剖切面或剖切体对重建模型施以剖切,在剖切面上生成边序列及顶点序列;由此边序列和顶点序列生成封闭的边界轮廓,确定各轮廓的包含关系;对封闭轮廓包围的截面区域进行Delaunay三角剖分,得到完整的剖切后的表面模型.任意交互切割过程是交互生成切割路径,确定切割边界,并沿切割边界对表面模型进行切割.实验结果证明了本文算法的有效性.采用本文算法可得到良好的虚拟剖切效果.     

一种基于半边折叠的多分辨率模型构造方法*

虚拟现实的真实感限时图形生成中加速技术十分关键, 细节层次模型(LOD)在实时绘制复杂场景中得到了广泛应用。提出了一种基于半边折叠的多分辨率模型构造方法,该算法能够快速简单并有效地减少模型的多边形数,同时将简化记录紧致地存储在隐含着多分辨率模型的单分辨率模型中,减少了存储空间,并能实现快速地提取及显示。     

基于动态OBB层次结构的曲面相交算法*

为提高大曲面相交算法的效率,提出一种基于新的碰撞检测的曲面相交算法。该算法采用动态OBB层次结构碰撞算法获取相交区域,准确计算交点并构成交线;再利用分治三角化算法重构相交区域,以基于交线平均长度的方法去除窄小三角形,同时对空间闭合交线进行三角化,更新相交区域的三角形,并以闭合交线区分不同的区域。通过分析和实验结果证明,该算法能够对由大量三角形组成且相交情况比较复杂的曲面进行较快的处理。