波前法在三角网格孔洞修补中的应用

为了有效地修补出三角网格中缺失部分的形状,针对弯曲较大的大面积缺失孔洞,提出一种基于波前法的孔洞修补算法.在提取孔洞边界后,首先估计出相对准确的边界点法向,结合Laplacian坐标对边界点进行凹凸性分类;利用边界点的法向和凹凸性信息适当选取控制参数,计算合理的新增顶点位置,并生成新的三角网格,以实现对孔洞的修补.实验结果表明,该算法对弯曲较大的大面积缺失孔洞有较好的修补效果;在未经后续优化处理的情况下,如细化、光顺等,修补网格的顶点密度与原有网格相近,并且与原有网格之间自然过渡.     

三角网格模型的补洞算法研究

提出了一种三角网格模型的空间孔洞修补算法.首先根据网格中的点、边和三角形之间的关系提取孔洞边界,然后根据孔洞区域的夹角的顺序在空间中依次填补三角形直至修补完全,接着对新增加的高度弯曲的三角形进行细分,最后对修补后的孔洞网格进行几何形态调整,光顺化整个孔洞曲面.实验结果证明,该算法简单、有效,孔洞修补效果好.     

三维模型孔洞修补方法的研究

针对三维模型中带有各种原因造成的孔洞, 为后续的模型分析操作带来困难, 提出了一种基于曲率特征的三维模型孔洞修补方法。其基本思想是利用波前法对孔洞进行快速填充获得初始的修补网格, 再运用网格优化的技术依据孔洞边界点的曲率特征对初始网格进行调整。首先根据邻接三角形中边界边的性质识别出孔洞的边界, 然后使用波前法和三角形顶点的夹角关系完成孔洞的初始填充, 接着结合曲率标准对孔洞网格进行细化, 最后对修补孔洞的网格顶点进行几何形态的调整, 使其与周围网格自然过渡。实验表明该算法简单、稳定, 可以完成不同类型的孔洞修补。     

基于泊松方程的孔洞修补算法

传统网格生长法对孔洞数量庞大且孔洞类型复杂的三维网格模型修复效果不佳。针对该问题,将泊松方程应用于三角网格模型的孔洞修补。利用原始模型信息建立泊松方程,对输入模型曲面进行全局拟合,根据孔洞信息裁剪拟合得到的预测曲面并与原始孔洞模型缝合,通过孔洞边界区域法向量信息调整修补曲面的三角面片方向,达到特征增强的目的。实验结果表明,该算法对于结构复杂的多孔洞三维模型修补效果较好,对噪声鲁棒性强,在保留模型原始信息的同时能够准确还原孔洞区域特征。     

基于粒子群优化算法的三角网格孔洞修补

为了对三角网格模型中的复杂孔洞和曲率变化较剧烈部位处的孔洞进行修补,提出了一种基于粒子群优化算法（PSO）的三角网格孔洞修补算法。首先对孔洞多边形进行初始网格化,并计算所有网格顶点的梯度值,然后采用PSO搜索与孔洞边缘顶点梯度匹配的点集,最后根据孔洞匹配点集中顶点的梯度对孔洞中的初始网格进行修正,实现三角网格孔洞的修补。实验表明,该算法对各种复杂或曲率变化较大的孔洞,都有很好的修补效果。     

基于区域生长的三角网格模型孔洞修补方法

为复原残缺三角网格模型的原始形状,针对丢失尖锐特征的模型,提出一种基于区域生长的孔洞修补方法。在根据模型的拓扑连接关系提取孔洞边界信息后,利用广度优先算法以孔洞边界为起点对孔洞周边网格进行区域划分,由对应孔洞特征区域的几何性质计算新补丁面片的法矢,并据此逐层迭代地向孔洞内部进行异步生长,同时为每个孔洞边界网格设置一个控制信号控制区域生长的异步性,对不同区域的新面片求交恢复以确定尖锐特征线和特征角。实验结果表明,对于尖锐特征丢失的残缺模型,该方法在修补孔洞的同时能够完整地恢复模型的原始形状。     

基于调制度信息的网格重构算法

提出一种基于调制度的网格重构算法,首先对调制度进行等级量化,在调制度高的区域构造种子三角面片;然后优先选取测点调制度高的活动边进行增长,依据加权最小长度准则选择最佳候选点;在径向基函数孔洞修补之前根据三角面片几何属性对孔洞边界进行预处理.实验结果表明,该算法对平坦和高曲率区域都能有效地重构出形态比较均匀的二维流形网格,较好地保持了模型的细节尖锐特征.     

有限元网格的孔洞修补算法研究

针对板料成形零件的有限元网格模型提出了一种基于曲面的网格孔洞修补算法,该算法首先建立有限元网格模型的孔洞边界信息,其次利用网格孔洞边界和单元信息确定截面线的方向并生成截面线,然后用蒙皮法构造光滑的蒙皮曲面,最后利用基于边界约束的铺砌算法生成混合网格的孔洞网格,根据此算法获得的孔洞网格可以与原有网格光滑地融为一体,可以很好地满足板料成形CAE分析零件的网格孔洞修补要求,应用实践表明该算法是稳定可靠的。     

面向CAE 的STL 模型三角网格均匀化

提出了一种基于STL数据的有限元网格再生成算法,该算法主要用于CAE工程分析.鉴于CAD模型的网格特征形态不匀称,分布不均匀的特点,对CAD模型进行网格再生成,使其符合CAE工程分析的要求.算法主要由拓扑建立、网格聚类、网格重采样和三角化四部分组成.实验表明该算法能够有效降低三角网格最长边和最短边的比值,使得模型的网格特征形态趋于均匀.     

三维重建网格模型的缺陷孔洞识别与修复方法

针对三维重建网格模型经常出现异常缺失孔洞的问题,提出一种缺陷孔洞自动识别与孔洞区域细节特征保持的曲面修复方法。首先对缺失区域的上下文及轮廓曲线进行异常检测以判断是否为缺陷孔洞, 确认为缺陷孔洞后对孔洞周边的特征线进行检测与匹配构造孔洞区域的基曲面;之后引进一个无约束的三角剖分对基曲面进行三角化;最后利用网格的各向异性进行细化及形态调整,改善网格的拓扑结构和几何性质。实验结果表明,该方法能够有效地识别三角网格模型的缺陷孔洞区域并还原其细节特征。     

虚拟环境中多细节层次模型自动生成算法

虚拟环境是限时计算和限时图形绘制技术的典型应用．本文对用于限时图形绘制的多细节层次模型表示进行研究，提出了基于三角形网格简化的多细节层次模型自动生成算法．该算法多次遍历现有三角形网格模型的每一个顶点，使用局部几何和拓扑特征移去满足简化标准的顶点，对移去顶点后产生的多边形区域进行局部三角化．多次执行上述过程，结果形成不同细节层次的三角形网格模型．文中给出的实例说明了该算法的有效性．     

面向有限元分析的三角网格迭代优化

从逆向工程或者简单离散实体模型得到的网格质量较差,通常不能直接用于有限元分析,为此提出一种迭代优化算法.首先对给定网格进行细分得到足够的自由度,以改变网格的几何和拓扑;然后在误差允许的范围内,通过简化和规则化来提高网格质量.该过程不断迭代,直到网格质量满足分析要求或者达到迭代上限.实验结果表明,该算法既能灵活地控制网格属性,又能有效地提高网格质量.     

An algorithm for filling complex holes in reverse engineering

The existence of holes in meshes makes it difficult for mesh operations, especially when comes to model rebuilding, rapid prototyping and finite element analysis. Existing hole-filling algorithms are capable of filling holes on small and smooth regions of a model. For large holes with complex boundaries or in curved region, they may not result in satisfactory results. This paper proposes an algorithm which first split the holes into flatter ones and then split the complex holes based the concept of edge expansion. It incrementally splits a complex hole into simple ones by respecting the 3D shape of its boundary and the neighboring meshes, and then fills each resulting simple hole with planar triangulation. The proposed algorithm works well for a variety of complex holes and can better preserve the detailed features of the original mesh.     

多源多目标扫掠体的全六面体网格自动生成算法

为实现多源多目标扫掠体六面体网格生成,提出针对该类形体的全六面体网格自动生成算法.该算法结合虚面和虚拟分解算法,将多源多目标扫掠体自动分解为多个多源扫掠子体;再采用多源扫掠网格生成方法生成各子体网格,整体网格则由各子体网格自动组合而成.文中给出了完整的虚拟分解算法,在虚拟分解流程中的"压印"环节利用改进的边界约束Delaunay三角化方法统一处理各类情形,避免了传统算法复杂的分类讨论.最后给出多个网格实例及其网格质量数据,验证了文中算法的实用性.     

基于灰度分布的图像三角网格化算法

借助于小波图像分解,提出一种基于图像内容的三角网格表示方法——基于双向模板的图像三角网格化算法.算法考虑图像的灰度分布,利用小波的图像分解能够将图像的各个方向的细节表现出来这一特性,给出符合原始图像灰度分布的三角划分,再对图像的三角划分进行三角网格化,最后获取整幅图像的网格划分.为了得到更好的重建图像质量,对该初始网格进行了细分,并针对三角网格规模的减小做出优化算法.同时提出一种记录模板号和细分点的数据存储结构,用二进制数据流来存储三角网格.通过实验数据对比,该算法能够很好的表示图像,在三角网格规模以及重建图像质量上较其它算法都有一定的优势,是一种极其有效的图像表示方法.     

保持特征的网格修补

提出了一种恢复缺失尖锐特征的网格修补算法。首先对网格顶点建立自适应的八叉树,采用分段二次多项式对网格空洞周围顶点进行拟合。而在尖锐特征处周围,则采用两个或者多个系数不同的二次多项式函数,分别进行拟合,从而获取原始网格所在曲面的尖锐特征边和角。利用扩展的Marching Cube方法获得空洞处的三角网格面片,并和原始网格模型缝合。最后,对于空洞处的网格面片,进行增强特征处理,消除锯齿状网格,获得清晰的尖锐特征。实验结果表明,该方法达到了预期的良好效果。     

Fully automatic and fast mesh size specification for unstructured mesh generation

A fully automatic surface mesh generation system is presented in this paper. The automation is achieved by an automatic determination of a consistent mesh size distribution, which is based on geometry rasterisation. The user specifies a minimal and maximal allowed mesh size, and a maximal allowed curvature angle for the complete geometry, or, rather, parts of it. Now, these local curvature and local characteristic lengths of the geometry are computed, which determine the local mesh size. These local mesh sizes are stored and smoothed in a Cartesian background mesh. Afterwards, the triangulation is generated by an advancing front triangulator: the local resolution of the surface triangulation is determined by the mesh sizes stored in the Cartesian background mesh. The object-oriented design and implementation is described. The complete system is very fast due to an efficient parallelisation based on MPI for computer systems with distributed memory.     

曲率约束的隐式曲面三角网格化

提出一种有效的隐式曲面三角网格化算法。从隐式曲面上的一个种子点开始,生成网格的边界作为扩张多边形,且该多边形最小角对应的顶点为扩张点,计算从扩张点处欲生成的三角网格,为了防止新生成的三角网格和已经存在的三角网格重叠,要进行冲突检测。在隐式曲面三角网格化的过程中,扩张多边形是不断变化的,需要重复上述步骤,直至没有扩张多边形时结束。该算法分别应用于解析隐式曲面和变分隐式曲面的三角网格化。实验结果表明,该算法不需要重新网格化的步骤,生成的三角网格具有较高的质量,且三角网格随曲率适应性变化,因此说明了该算法的有效性。     

基于网格简化的参数化方法

提出一种基于网格简化的三角网格参数化方法，该方法通过构建并参数化边界三角网格来自动完成复杂三角网格边界的参数化，然后通过一系列局部计算完成网格内部点的参数化．采用该方法得到的参数值可较好地反映三角网格的特性，而且计算具有较高的效率．