基于Loop细分格式的几何造型系统

细分曲面的生成被广泛应用于几何建模应用。本文针对Loop细分格式，研究了使用Java3D与VRML在Windows环境下细分曲面的生成，并利用它们强大的功能开发出细分曲面造型的系统．最后给出了一个飞机模型例子。     

基于四边形网格的可调细分曲面造型方法

提出了一种基于四边形网格的可调细分曲面造型方法。该方法不仅适合闭域拓扑结构，且对初始网格是开域的也能进行处理。细分算法中引入了可调参数，增加了曲面造型的灵活性。在给定初始数据的条件下，曲面造型时可以通过调节参数来控制极限曲面的形状。该方法可以生成C1连续的细分曲面。试验表明该方法生成光滑曲面是有效的。     

细分蒙皮曲面

对细分曲面在曲面造型中的应用进行了研究，并着重于蒙皮曲面造型技术．所提方法在传统的蒙皮曲面构造过程中引入细分方法，有效地避免了因截面曲线的相容性处理而产生的数据量激增的问题；最后生成的蒙皮曲面能够精确插值预先设计的截面曲线，并且可以在指定的截面曲线处产生折痕效果．     

可调自适应三角网格的细分曲面造型方法

为了研究一种简单的有效的细分曲面方法使生成的曲面不仅光滑而且可调,提出了一种面向三角网格的可调自适应细分曲面造型法,该方法通过在传统的Loop细分模式中加入形状控制因子以使生成的曲面形状可调,同时引入二面角作为控制误差来判断相邻三角形夹角是否满足给定的阈值,以此实现自适应细分过程。模拟算例结果表明,该方法不仅能用较少网格获得性能良好的曲面,而且可以通过选取不同的值调整生成曲面形状,满足工程需要。     

一种LOOP曲面细分算法研究

本文研究了曲面造型中的细分曲面造型方法,分析了细分曲面造型的优点。基于多边形网格的细分方法分析了基于三角形网格1-4分裂的Loop细分模式的优点,并实现了基于Loop细分模式的曲面造型。利用Loop细分模式进行两次细分,得到不同网格密度的数据,最后本文给出了细分前后的点数、边数以及面数,并显示了细分前后的点的效果图。     

基于边界采样技术的插值Loop细分方法

本文在分析了传统几何造型的弊端及开曲面造型中光滑边界曲线的插值要求后,针对细分曲面造型方法中较常用的Loop细分,提出了基于边界采样技术的插值细分曲面造型方法。该方法一方面利用了细分曲面造型的优点,如算法简单、可表达任意拓扑结构等;另一方面又满足了工程应用中插值边界曲线的要求。文中详细讨论该算法的步骤,并通过示例验证了该算法的有效性和实用性。     

六面体插值体细分方法研究与应用

细分方法是一种非常有效的表示曲线、曲面和三维体甚至高维数据的手段，针对细分方法新的研究热点问题——体细分实体造型，提出了一种新的基于六面体拓扑网格结构的插值型体细分方法，使用多元情形下生成函数的性质进行了收敛性证明，给出了计算实例；结合离散动力学方程，对细分方法初始控制网格赋予一定的物理属性和运动约束，建立动态细分体变形算法，并将其应用在三维紧身服装穿着时弹性人体变形的实际问题中．     

基于双参数四点细分法的曲面造型

将双参数四点细分曲线方法进行推广，提出了基于双参数四点细分法的曲面造型方法，并对其收敛性进行了分析。该方法通过对两个参数的适当调节能够较容易地控制极限曲面的形状，极限曲面能够达到C4连续，可以应用到对曲面的连续性要求较高的曲面造型中去。在给定初始数据的条件下，可通过对形状参数的适当选择来实现对极限曲面的形状调整和控制，试验表明该算法生成光滑曲面是有效的。     

基于C—B样条的Catmull—Clark细分曲面

为了解决Catumull-Clark细分曲面在工程上难以推广的问题，给出了一种基于C－B样条的Catumull-Clark细分曲面的算法，C－B样条曲线是B样条曲线的拓广，但它们的形状依赖于参数α，由于新的曲面细分方法充分利用C－B样条能够精确表示圆，椭圆等规则形体的特性，因而使通过此方法生成的细分曲面，除了在奇异点处能保持二阶导数连续外，还能够像C－B样条曲线，曲面一样，精确地表示圆柱等常规曲面，统一工程曲面等的造型，同时它仍然保持细分曲面的造型特点，即能够解决NURBS曲面难以处理的任意拓扑结构的造型问题，另外，还可依赖控制参数α的调节作用来增加造型的自由度，而且当α→0时，它们就退化成Catmul-Clark细分曲面，在工程图形上的应用实例表明，这种算法简单，有效。     

蜂窝细分

给出了一类新颖的基于六边形网络的细分方法，该方法拓广了细分曲面的种类，被形象地称为蜂窝细分法，通过引入中心控制点的概念，使蜂窝细分具有参数选取灵活，形状控制容易，网格复杂性增长缓慢，适用范围广等优点，分析了蜂窝细分方法的极限性质以及参数选取规则，可保证细分曲面处处达到切平面连续，并在适当条件下具有插值能力，该方法适用于动画造型和工业造型设计。     

基于三进制的loop细分方法

提出了一种基于三进制的loop细分算法。该算法主要是借鉴多分辨率分析中三进制双正交对称插值小波的形成原理,将三进制的概念引入到loop细分方法中,然后分析其细分矩阵,从而得到了三进制loop细分算法。实例表明,该算法能用较少的细分次数获得理想光滑的曲面,从而提高了细分的收敛速度。     

基于GPU的视点相关自适应细分

利用GPU的强大浮点数计算能力和并行处理能力,提出一种完全基于GPU的视点相关自适应细分内核进行快速细分计算的方法.在GPU中,依次实现视点相关的面片细分深度值计算、基于基函数表的细分表面顶点求值、细分表面绘制等核心步骤,无须与CPU端系统内存进行几何数据交换.视点相关的自适应细分准则在表面绘制精度保持不变的情况下,有效地降低了细分表面的细分深度和细分的计算量,在此基础上完全基于GPU的细分框架使得曲面细分具有快速高效的特点.该方法还可以在局部重要细节用较大深度值进行实时自适应细分,以逼近极限曲面.     

Subdivision Schemes for Quadrilateral Meshes with the Least Polar Artifact in Extraordinary Regions

This paper presents subdivision schemes with subdivision stencils near an extraordinary vertex that are free from or with substantially reduced polar artifact in extraordinary regions while maintaining the best possible bounded curvature at extraordinary positions. The subdivision stencils are firstly constructed to meet tangent plane continuity with bounded curvature at extraordinary positions. They are further optimized towards curvature continuity at an extraordinary position with additional measures for removing or for minimizing the polar artifact in extraordinary regions. The polar artifact for subdivision stencils of lower valences is removed by applying an additional constraint to the subdominant eigenvalue to be the same as that of subdivision at regular vertices, while the polar artifact for subdivision stencils of higher valances is substantially reduced by introducing an additional thin‐plate energy function and a penalty function for maintaining the uniformity and regularity of the characteristic map. A new tuned subdivision scheme is introduced by replacing subdivision stencils of Catmull‐Clark subdivision with that from this paper for extraordinary vertices of valences up to nine. We also compare the refined meshes and limit surface quality of the resulting subdivision scheme with that of Catmull‐Clark subdivision and other tuned subdivision schemes. The results show that subdivision stencils from our method produce well behaved subdivision meshes with the least polar artifact while maintaining satisfactory limit surface quality.     

基于任意三角网格的ternary插值细分曲面造型及其分析

针对任意三角网格,提出一种简单有效且局部性更好的带参数的ternary插值曲面细分法,给出并证明了细分法收敛与G1连续的充分条件.在任意给定三角控制网格的条件下,可通过对形状参数的适当选择来实现对插值细分曲面形状的调整.     

基于形状控制的细分曲面的局部渐进插值方法

提出一种基于形状控制的 Catmull-Clark 细分曲面构造方法,实现局部插值任意拓扑的四边形网格顶点。首先该方法利用渐进迭代逼近方法的局部性质,在初始网格中选取若干控制顶点进行迭代调整,保持其他顶点不变,使得最终生成的极限细分曲面插值于初始网格中的被调整点;其次该方法的 Catmull-Clark 细分的形状控制建立在两步细分的基础上,第一步通过对初始网格应用改造的 Catmull-Clark 细分产生新的网格,第二步对新网格应用 Catmull-Clark 细分生成极限曲面,改造的 Catmull-Clark 细分为每个网格面加入参数值,这些参数值为控制局部插值曲面的形状提供了自由度。证明了基于形状控制的 Catmull-Clark 细分局部渐进插值方法的收敛性。实验结果验证了该方法可同时实现局部插值和形状控制。     

基于逆3 细分的渐进网格生成算法研究

提出一种基于逆3 细分的渐进网格生成算法,用于解决图形的快速传输和显示问 题。算法的基本思路是：将细密网格通过边折叠操作得到简化网格,以细分极限点逼近原始网 格为准则进行网格调整,采用3 细分得到高密度网格,调整后进行逆3 细分,即逐层次删除 部分顶点,生成用于重构渐进网格模型的基网格,并记录每层删除顶点在采用本层表示时相对 于细分计算位置的几何调整量。3 细分过程中三角片数量增长速度较慢,采用逆3 细分利于 生成多层次的渐进网格,经实例验证,逆3 细分生成渐进网格的效果能满足快速、多分辨率显 示要求。     

面向三角网格的自适应细分

细分曲面存在的一个问题是随着细分次数的增多，网格的面片数迅速增长，巨大的数据量使得细分后的模难以进行其它处理。针对这个问题，该文利用控制点的局部信息提出了一种基于Loop模式的自适应细分算法，利用该算法可避免在相对光滑处再细分，与正常细分相比，既大大减少了数据量，提高了模型的处理速度，又达到了对模型进行细分的目的。     

一种n次均匀B样条曲线细分算法

利用 次均匀B样条细分的掩模与Pascal三角形关系,并借助控制多边形在每次加细过程中新旧控制顶点对应的几何位置关系,给出一种新的 次均匀B样条曲线细分算法,基于该算法构造出带有形状参数的局部插值约束的奇次均匀B样条细分曲线。通过理论和算例说明,该算法几何直观性强、新旧点对应明确、应用灵活且能保持良好的参数连续性。     

基于GeoSOT剖分编码的多尺度空间信息区域包含关系计算方法

针对现阶段不同层次空间信息缺乏联系的问题,提出了一种基于剖分编码的多尺度空间信息间区域包含关系计算方法。首先,以GeoSOT剖分框架为组织基础,在不同尺度层上,以剖分面片作为基本单元组合表示地理对象,依据对象表达多尺度剖分编码模型将地理对象赋予剖分编码。然后,提出了基于剖分编码的区域包含关系计算方法,并给出了算法实现的具体流程。进一步采用剖分信息树状结构对空间信息进行统一管理,为剖分体系下组织与管理不同层次的空间信息提供了一种有效的解决思路。     

四点多参数Binary细分曲线

在曲线细分过程中引入六个参数,构造出一种新的四点多参数细分Binary曲线算法。对四点多参数Binary细分法的一致收敛性、连续性进行分析,该算法使Dyn四点法以及2到6次均匀B样条细分曲线成为特例。通过对形状参数的适当选择来实现对细分极限曲线形状的调控,增加曲线造型的灵活性,并给出造型实例。