连接不相交线段成简单多边形(链)的算法及其实现

提出一个如何连接平面上n条线段与一个简单多边形或者简单多边形链的实际问题，并证明了连接平面上线段集S成一简单多边形链的一个充分条件——S中有一条线段连接凸壳CH（S）中不相领顶点。提出了连接平面上线段集S成一简单多边形或者简单多边形链的算法，其基本思想是首先农层计算线段集S的凸壳，并将这些凸壳改变为简单多边形；然后计算各多边形之间的交点，进而删去这些交点；最后俣并若干个简单多边形为一个简单多边形。当S中线段数目n较大时，用分治思想设计分治算法，较好地求解了这个问题。利用计算机求解这个问题具有实际应用价值。     

简单多边形内线燃烧动态轨迹算法

为了模拟草场上线燃烧的动态过程,提出了分别由位于点可视区域的圆弧和方向可视区域的线段组成的多边形线的燃烧轨迹模型.首先利用点可视和方向可视技术实现简单多边形的深度方向可视划分;然后在可视划分的子多边形内,通过计算有向线段与视点或视线的极小?极大距离来实现视线到任意线段或任意可视多边形的极小?极大最短路径的计算;最后分别在点可视区域计算出有向线段与圆的17种位置关系,在方向可视区域计算出有向线段与直线的9种位置关系,再根据这些位置关系确定入点和出点,画出燃烧轨迹的圆弧或线段,并通过VC++编程实现了整个算法.算例结果表明,该算法可以计算不同时刻的火场燃烧轨迹、不同地点的燃烧时间以及火场燃烧的最远距离和最长时间等.     

折线链节点标注技术

针对传统多边形位置关系计算比较烦琐,以及简单多边形的理论难以拓展到一般多边形的问题,提出标注节点状态的方法.通过定义11种位置来描述折线链上每个节点的状态,再采用"线段端点与线段"和"线段端点与邻折线"的标注方法来实现任意折线链的标注,同时利用两线段分割预处理使相交仅发生在端点处,从而使算法更高效;然后给出折线链基本位置关系的节点特征,并且探讨了三维顶点的标注方法.该方法的标注原理简单、方法实用,算法空间和时间复杂度分别为O(n)和O(n2).实验结果表明,该方法对任意形状的折线链都能实现稳定标注;通过搜索节点状态特征可以求解折线链间的相互关系,还可以实现一般折线链的碰撞检测、相交区域计算以及多边形简单化分解等.     

基于网格与R-树空间索引的矢量线图任意简单多边形窗口裁剪算法

针对大规模矢量线与大量裁剪窗口同时出现的线裁剪算法存在的三个主要问题,减少线段求交次数、简化交点出入属性计算以及无交点矢量线的取舍,本文提出了一种基于双空间索引的大规模线图任意多边形裁剪算法。算法根据裁剪多边形的边分别建立R-树索引和均匀Cell索引,应用两种索引各自的优点大幅减少被裁剪线段与裁剪多边形上线段的求交次数。在此基础上,基于均匀网格索引,提出局部射线法,简化交点出入属性计算和无交点矢量线的取舍。本文在传统算法基础上提出三点改进:首先提出基于两种空间索引模型进行线段求交计算,保证算法在理论上具有较低的时间复杂度;其次,在射线法和网格索引基础上提出局部射线法,使得判断每个交点出入属性的时间复杂度为O(1)～ O(n~(1/2)),与参考文献中的算法相比,此方法的优点是避免判断多边形上顶点的方向;最后,算法中裁剪多边形可以是包含任意多个洞的任意简单多边形,克服传统算法中对裁剪多边形的特定约束条件。     

多边形方向可视剖分技术

为实现简单多边形内的线燃烧轨迹计算,首先提出线视下方向可视的概念,指出8种可视的直线类型,并总结出7种桥结构模型。通过方向投影把多边形区域分成两个点可视区和两个方向可视区,利用主线和从线的遮挡关系来找桥头和桥尾以完成桥的构造,并实现多边形边界的方向可视剖分。其次,结合点可视剖分算法实现多边形的深度方向可视剖分,并进一步推导出多边形内任意点到任意线段的最短路径。最后,把该算法应用到多边形的线燃烧轨迹计算,取得良好的效果。     

基于顶点编码的多边形窗口线裁剪高效算法

从多边形窗口线裁剪的本质特征出发，首次提出窗口顶点编码的新概念。以被裁剪直线为参照系，将多边形窗口划分为正区、负区和近零区三类区域，从而快速完成多边形窗口顶点编码。通过窗口顶点编码与传统的线段编码相结合，无须求交即可快速排除大部分窗外线段；进一步可以直接得到与直线相交的窗口边，加快了求交进程。更有意义的是，通过窗口顶点编码还可以准确判断并高效处理如下两类特殊相交情况：裁剪直线通过多边形的顶点、裁剪直线通过多边形的边。实验结果表明，新算法提高了裁剪效率并具有很好的稳定性。     

一种平面简单多边形核的求解算法

平面简单多边形的核是该多边形内部的一个点集,该点集中任意一点与多边形边界上一点的连线都处于这个多边形内部。可见核的这一性质在摄像机定位等问题上得到了应用,本文提出了一种简单多边形核求解的新方法,该方法不仅可以判断核的存在性,而且可以得到核多边形顶点序列。给出的算法容易理解,便于实现,可以广泛地应用于此类问题的求解。     

平面轮廓的螺旋填充轨迹生成算法

在快速成型和数控领域中对平面轮廓区域的填充是比较繁琐复杂的步骤。为充分扬弃顶点偏置和线段偏置的优缺点,提出了顶点线段混合偏置算法,即在凹点处采用线段偏置,而在凸点处则采用顶点偏置或插入线段方式;为优化起落刀次数,提出用对角曲线连接偏置曲线形成螺旋轨迹的算法,即在归类相同的相邻两条偏置曲线中,以顶点较多的作为主偏置曲线,利用K-D树在相邻多边形查找主偏置曲线每个顶点的最近点,依次求出对角曲线的离散点并且连接获得螺旋轨迹。     

基于VC的任意不自相交多边型新裁剪算法

计算机图形学的基础经典裁剪算法的改进是添加一些附加的判断条件以提高效率或只是适用于某种特殊条件环境的应用。对常用的线段裁剪算法和多边形之间的裁剪算法进行简单的原理描述与比较,提出一个新的任意不自相交多边形之间的裁剪算法,该算法以基本线段单元为控制对象,在线段求交中使用梁友栋-barskey算法,然后从裁剪之后的线段单元组中寻找多边形的线段单元组合。分带环多边形之间的裁剪和不带环多边形之间的裁剪来详细描述算法的实施步骤和算法流程;最后用C++语言实现该裁剪算法,结合工程应用解决了多边形裁剪实例,通过测试证明该算法对不自相交多边形之间的裁剪是很有效的,同时使用该算法解决了多边形与折线之间的裁剪问题,改善工程应用。     

有共线边的多边形窗口的线裁剪算法

采用参考坐标系B、顶点类型、重合段、处理单位Unit等概念，有效地处理了交点的计算以及裁剪线通过顶点或边的情况．由于利用了多边形窗口结构上的有序性和完整性的特点，文中算法不仅适用于凹多边形窗口，而且适用于相邻边共线等特殊情况的多边形窗口。     

多连通多边形的内部Voronoi图的顶点和边数的上界

多边形的Voronoi图在路径规划、碰撞检测等方面有着广泛的应用,其顶点和边数在这些应用算法的复杂度分析方面起着重要作用.Held证明了一个简单多边形的内部Voronoi图最多有n+k-2个顶点和2(n+k)-3条边,其中n和k分别是多边形的顶点和内尖点数.但其结论不能适用于多连通多边形.对多连通多边形进行研究,通过将其Voronoi图转化为有根树,并利用有根树的性质,给出了其内部Voronoi图的顶点和边数上界的估计,并对Voronoi区域的边界所包含顶点和边数的平均值进行了讨论."SDU数字博物馆"系统所采用的基于Voronoi图的可见性算法的复杂度分析,就利用了所得出的结论.     

基于圆形窗口的简单多边形裁剪算法

提出了一种新颖而实用的圆形窗口Ｖ对多边形Ｐ的裁剪算法。它将多边形Ｐ的边视为有向线段，通过引入多边形顶点的入边和出边交点的概念，深入研究了Ｐ被Ｖ裁剪后的区域确定问题，给出了作出Ｐ在Ｖ内部分的定理     

基于凸片段分解的多边形窗口线裁剪算法

将多边形窗口的边顺序地分割成一些片段，使得每个片段都能局部地形成一个凸多边形，称为凸片段，并建立一个二叉树来管理这些凸片段．在裁剪计算时，先根据二叉树快速地找到与被裁剪线段相交的凸片段，再利用高效的凸多边形线裁剪算法对这些凸片段进行裁剪操作．文中算法能有效地降低裁剪计算的时间复杂度，使其在O（logN）～O（N）之间自适应地变化，且大部分情况下时间复杂度小于O（N）．     

带有给定切线多边形的C-Bézier闭曲线和B-型样条闭曲线

§1.引 言 Bézier曲线和B样条曲线已广泛应用到汽车、航空、造船等许多领域中.Hering讨论了与凸多边形每边相切的分段三(四)次 Bézier闭曲线和三(四)次B样条闭曲线.它的所有Bézier点必须通过求解大型方程组得到,计算量大,且曲线易出现拐点,而B样条闭曲线的控制点要通过反算得到[1].方逵改进了Hering的方法,构造了G2连续的分段三次曲线[2],基本上克服了Hering方法的两个缺点,但局部修改仍然是比较复杂的.方逵等再次研究了与任意多边形相切的分段四次和五次Bézier曲线[3],但五次Béier曲线不能作局部修改.本文的第二节研究了与任意多边形相切的分段C-Bézier曲线,该曲线C1连续的,且对切线多边形具有保形性,每段C-Bézier曲线上的控制点由切线多边形的顶点计算     

3D Reconstruction from 2D Line Drawings only with Visible Vertices and Edges

The human vision system can reconstruct a 3D object easily from single 2D line drawings even if the hidden lines of the object are invisible. Now, there are many methods have emulated this ability, but when the hidden lines of the object are invisible, these methods cannot reconstruct a complete 3D object. Therefore, we put forward a new algorithm to settle this hard problem. Our approach consists of two steps： （1） infer the invisible vertices and edges to complete the line drawing, （2） propose a vertex-based optimization method to reconstruct a 3D object.     

C—F填图法—一种集修剪与填充功能于一体的算法

本文提出了一种新的填图算法,其集修剪与填充功能于一体,当阴影线间隔d≥t-b时(t,b分别为窗口的上、下边线值),则可完成单纯的修剪功能.同传统的AET算法不同,本算法着眼于多边形的顶点,且将多边形的边视为有向线段,分别为某一顶点的入边或出边.本文给出了有关的一些定义,及作出多边形P在窗口V之内部分的定理.     

基于凸剖分的多边形窗口线裁剪算法

以不增加新点的方式将多边形剖分为一些凸多边形,并基于这些多边形的边建立二叉树进行管理.裁剪计算时,根据二叉树快速地找到与被裁剪线有相交的凸多边形,然后运用高效的凸多边形裁剪算法进行线裁剪.该方法能自适应地降低裁剪计算的复杂度,使其在O(logn)和O(n)之间变化,并在大多数情况下小于O(n),其中n是多边形边数.虽然该方法需要进行预处理,但在许多应用(如多边形窗口对多边形的裁剪)中,其总执行时间(包括预处理时间和裁剪时间)比已有的不需要预处理的裁剪算法少很多.     

矩形布局可行域的确定

通过研究布局问题,提出一种求解矩形布局问题可行域的方法.首先根据当前布局空间中顶点的形态,按待布矩形的尺寸对各顶点进行偏移计算,获得当前布局空间的偏移多边形;然后遍历偏移多边形各边,求解并标识所有交点;最后根据偏移多边形各边的方向,通过沿边界搜索直接获得可行域上的各点.该方法通过搜索偏移多边形边界,避免了处理偏移多边形中多条边互交的复杂情况.分析及实例表明该方法思路简洁、快速而高效.