一种网格融合算法

快速建模是三维游戏动画领域的重要技术,从已有模型经过修改、编辑、融合构建出新的模型是一种高效的建模方法.本文提出了一种网格模型融合算法,该算法首先将需要的部分网格从源模型上交互剪切下来,并将其配准对齐;然后将两网格模型转化成点模型表示,并将点模型转化成RBF隐函数表示;再对两隐函数进行布尔运算;最后将布尔运算生的隐函数曲面在两网格接合区域进行三角形化,得到最终的网格模型.算法定义了隐函数曲面的影响区域,有效控制融合过渡.采用边界扩展的三角形化方法,保留了融合区域以外源模型的特征.实验结果表明,本文算法具有很好的网格融合结果,可用于游戏动画中快速造型.     

基于三角形折叠的网格简化算法

在计算机图形学中，物体常常用三角形网格模型来描述。本文提出了一种新的基于三角形折叠的网格简化算法。该网格简化算法不仅能减少模型中的三角形数目而且能保持模型拓扑结构。算法给出了一种基于点到平面距离的有效的误差控制方法，并能在用户指定的误差范围内通过使原始网格中的三角形折叠达到大量简化的目的。该算法实现简单并且速度快。另外为了有效地支持多分辨率模型的表示以及相邻层次模型间的连续过渡，本文还给出了一种基     

基于体积误差的三角形收缩网格简化算法

本文提出了一种基于体积误差的三角形收缩网格简化算法。根据体积误差方程和指定的体积误差门限,通过计算体积误差的最小值把对应的三角形收缩到一点,从而简化了表示物体模型的三角形网格。实验结果表明,这种算法简化效果好、效率高,误差可以控制。     

基于数据相关性的STL曲面网格快速重建算法

通过分析大量STL文件中的三角形单元数据,发现文件中顺序相邻的2个独立的三角形网格单元至少共一个顶点的概率大约是0.84～0.99,共2个顶点的概率大约是0.67～0.75,表明相邻网格单元数据存在强相关性以及大量的冗余信息.利用这种数据相关性,从概率的角度给出了一条检查冗余点的有效途径,进而得到一种快速的STL三角形曲面网格重建算法.新的曲面网格数据文件存储容量为原来的25%左右,有效地去除了冗余数据.实验结果表明了该算法的高效性及鲁棒性.     

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.     

曲面上任意两点的近似最短路径算法研究

为了提高曲面上任意两点间近似最短路径的计算效率,提出了求解曲面上任意两点间近似最短路径的算法,该算法首先利用三角形网格模型表示曲面,并形成相应的带权图结构,然后采用FSPA(快速最短路径法)动态计算带权图上两点的最短路径,再通过迭代细分最短路径周围的三角形网格上的边,最后由这些边构造新的子图来不断逼近曲面上两点间的最短路径。为验证该算法效果,还给出了该算法两个应用实例。应用结果表明,该算法效率高,容易实现,并可用网格尺寸和细分参数γ来控制近似精度。     

隐式曲面的多分辨率法向网格逼近

法向网格是一种新型的曲面多分辨率描述方式，其中每个层次都可以表示为其前一个粗糙层次的法向偏移．文中提出一种基于法向网格表示的隐式曲面多分辨率网格逼近算法．首先通过基于空间剖分技术的多边形化算法获得隐式曲面的粗糙逼近网格，并利用网格均衡化方法对粗糙网格进行优化，消除其中的狭长三角形；然后利用法向细分规则迭代地对网格中的三角面片进行细分，并利用区间算术技术沿法向方向对隐式曲面进行逼近．最终生成的隐式曲面分片线性逼近网格为法向网格．该逼近网格为隐式曲面提供了一种多分辨率表示，网格具有细分连通性，其数据量较传统的多边形化算法所生成的网格有大幅度的压缩．该算法可用于隐式曲面的多级绘制、累进传输及相关数字几何处理．     

自交有理参数曲面网格生成

针对现有网格生成算法在处理自交曲面时出现的缺少交线表示、误差大以及交线附近三角形质量差的问题,提出一种针对自交有理参数曲面的网格生成算法.首先,利用动平面法计算曲面的奇异因子;其次,利用奇异因子和曲面的第一基本形式定位交线上的拓扑关键点;再次,基于动平面法设计了一种交线网格点配对生成算法,以保证网格交线的邻域协调性;最后,使用基于粒子的网格生成法生成参数域网格.在具有不同拓扑的自交曲面上进行网格生成实验,所提算法可保证网格交线拓扑正确性,且与未进行交线网格点配对的各类代表性各向同性网格生成算法相比,网格三角形最小角平均值平均高0.6%.     

一种高效的混合曲面光顺算法

三维扫描技术的发展获得曲面采样数据不再困难,但得到的三角形网格常含有大量噪声。应用顶点分类的方法,提出了一种加权均值滤波与拉普拉斯光顺相结合的混合算法。实验结果表明,该算法既能有效去除噪声,而且很好地保留了原网格模型的特征信息。     

满足G~1边界条件的混合细分曲面设计

自由曲面设计从工业制造到建筑设计都有着广泛的应用.文中将细分算法与几何偏微分方程方法相结合,构建一种统一的自由曲面设计方法.该方法将曲面扩散流作为演化方程,曲面的控制网格是三角形和四边形混合型网格;数值模拟采用Loop和Catmull-Clark混合细分的有限元方法,通过方程演化得到混合细分曲面的控制网格.数值实验结果表明,文中方法能构造高质量的曲面.此研究呈现出一种新颖的构造几何偏微分方程细分曲面的技术.     

任意三角形网格的基于二元四次箱样条分片C1曲面

提出一种以任意三角剖分为控制网格的二元箱样条曲面算法.二元三方向剖分是方向最少的三角剖分,建立在其上的二元三向四次箱样条在CAGD等领域有着广泛的应用.其规范的箱样条曲面计算仅适用于控制点的价数均为6的网格.从规范的算法出发,提出了一种任意价数控制网格的曲面计算算法,并对算法的连续性等进行了详细的分析.生成的曲面具有保凸性,且是分片C¹连续的.该算法可进行3D离散点全局或局部插值,并可应用于3D曲面重构等领域.     

任意三角形网格的基于二元四次箱样条分片C1曲面

提出一种以任意三角剖分为控制网格的二元箱样条曲面算法.二元三方向剖分是方向最少的三角剖分,建立在其上的二元三向四次箱样条在CAGD等领域有着广泛的应用.其规范的箱样条曲面计算仅适用于控制点的价数均为6的网格.从规范的算法出发,提出了一种任意价数控制网格的曲面计算算法,并对算法的连续性等进行了详细的分析.生成的曲面具有保凸性,且是分片C1连续的.该算法可进行3D离散点全局或局部插值,并可应用于3D曲面重构等领域.     

基于3DS模型的四边形网格生成算法研究

针对文献[1]中提出的四边形网格形变因子的不足,提出了曲面中改进的四边形形变因子。根据此约束条件,研究并实现了一种将3DS模型表面三角形网格转化为四边形网格的合并算法,并对极少的残余三角形进行拆分处理,实现彻底转化。经过对已有模型的实际转化实验,表明了本算法的有效性。     

三角网格上五次组合形式的代数曲面重构

提出了三角网格上代数曲面重构的一种方法。构造三个与任意两条边界GC1光滑拼接,与另一条边界GC0拼接的四次代数曲面,将这三个四次代数曲面分别与相应截面相乘并作线性组合,即可得到与三条边界光滑拼接的一个具有组合形式的五次代数曲面。所构造代数曲面具有二次精度、较好局部性、计算复杂度低、较大灵活性等优点。     

基于车身曲面离散点的三角形网格优化

1.前 言 车身设计和制造中,常常需要解决曲面逆求的问题,即给定一组车身表面的三坐标测量点,如何求解其曲面网格来表达车身曲面的原始形状.目前常用的曲面逆求方法通常都是根据离散点来生成曲面的三角形网格,然而,由于曲面测量点分布的无序性和无规则性,无论采取何种逆求的方法,生成的三角形网格大都会存在尖角,长边和短边等缺点.如果直接将这样的三角形网格运用于有限元计算,必然会影响计算结果.对于这样的三角形,本文通过给     

三角网格上的代数曲面重建

提出一种用分片代数曲面构造三角曲面片的方法,利用具有公共边的2个三角形区域的4个顶点的函数值以及公共边2个端点的外法向量来构造一个二次曲面V(g)和一个截面V(h),其交V(g,h)即为2个三角曲面片的公共边界曲线.对每个已确定了边界条件的三角片内部进一步划分成3部分,每部分各自定义一个三次代数曲面.这3个三次代数曲面不仅在其交线处光滑拼接,而且分别沿三角形的边界与V(g)光滑拼接,从而构成一个具有GC1连续性的分片代数曲面.对于只属于一个三角片的边界留有一个自由度,可对曲面形状加以控制.     

三角网格表面等残留高度刀轨生成算法

针对截平面法规划的三角网格表面的刀轨长度较长、加工表面残留高度不均匀的问题,提出一种基于改进截平面法的等残留高度刀轨生成算法.首先在估算刀触点轨迹线垂直方向曲率半径的基础上,计算刀触点轨迹投影线并对其进行修正,去除其中冗余的投影点;然后由修正后的刀触点轨迹投影线构造驱动表面,利用驱动表面和网格表面迭代计算刀触点轨迹线;最后由刀触点轨迹线计算无干涉刀轨.与截平面法生成的刀轨进行比较分析的结果表明,文中算法生成的刀轨长度较小且获得的残留高度保持均匀,适合于三角网格表面表示的复杂表面的精加工.     

接触面的一致性三角形网格生成算法*

为了简化数值模拟中三角形网格模型之间的接触问题,设计了在接触面上生成一致性三角形网格的算法,基本步骤为构造网格拓扑关系、搜索重叠网格、完善重叠网格、拷贝网格、修补边界空隙。采用面向配对顶点的搜索方法、点投影的判定方法、基于边界环的孔洞搜索方法,准确地确定了接触区域,利用最短对角线的方法修补了边界空隙,较好地生成了一致性网格,并采用三轴分块排序表提高了效率。实验结果表明,该算法准确、高效地实现了接触面上网格的一致性。     

General triangular midpoint subdivision

In this paper, we introduce triangular subdivision operators which are composed of a refinement operator and several averaging operators, where the refinement operator splits each triangle uniformly into four congruent triangles and in each averaging operation, every vertex will be replaced by a convex combination of itself and its neighboring vertices. These operators form an infinite class of triangular subdivision schemes including Loop's algorithm with a restricted parameter range and the midpoint schemes for triangular meshes. We analyze the smoothness of the resulting subdivision surfaces at their regular and extraordinary points by generalizing an established technique for analyzing midpoint subdivision on quadrilateral meshes. General triangular midpoint subdivision surfaces are smooth at all regular points and they are also smooth at extraordinary points under certain conditions. We show some general triangular subdivision surfaces and compare them with Loop subdivision surfaces.     

三角网格的自适应细分研究

提出面向三角网格全局细分和局部自适应的细分算法。在原三角网格模型上计算每个面片的中心坐标,据此生成的中心坐标点作为新的顶点坐标进行重新绘制得到三角基网格,然后进行多次迭代,达到基本的全局细分目标。在最后生成的基网格上,可以通过调节最大网格面积和平均网格面积之间的比例系数等,来得到更加均匀的三角网格。实验表明该方法能到得到质量较高的细分结果。