基于层次包围盒与平均单元格的三角网格求交

层次包围盒法,通过在求交过程中对模型包围盒地不断划分,最终筛选掉大量不相交的三角面片.平均单元格法,对求交模型进行预处理,以加快相交元素对的获取.综合两种方法的各自优势,提出一种混合的求交算法,对两个模型分别创建各自包围盒,进行层次包围盒法,粗略地排除不相交的三角形;再采用平均单元格法,将相交的三角形准确地定位到各个单元格内.实验结果表明:该算法速度远远大于层次包围盒法,与平均单元格法的速度大致相当,但是消耗的内存却大大减少,使得该方法更适用于巨大的模型场景.     

点云曲面空间网格化加密求交算法

通过分析现有图形截交线、相贯线求解方法的优缺点,提出一种点云曲面空间网格化加密求交算法.采用几何图形离散化表达,并采用离散点求交集或重合度的方式计算图形间的公共部分.用空间网格包络盒快速定位点云曲面的相交区域,并采用计算三角面的重心位置,对相交区域进行点云加密.通过实际点云模型算例,验证该算法的有效性.经试验证明,所设计的算法操作简单、计算精度高、稳定可靠、适应性广.     

基于三角Bézier曲面刀轨快速生成算法

提出一种三角Bézier曲面刀轨快速生成算法,该算法引入R*S树构建三角Bézier曲面的动态索引结构,基于此结构快速、准确获取相交的三角Bézier曲面片集,依据所设精度阈值将其自适应离散为三角网格,通过对刀轨截平面与离散后三角网格求交获取交线,进而迭代计算交线各端点在三角Bézier曲面上的近曲面点,并将近曲面点作为刀触点,沿其所在曲面法矢偏置获取刀位点并进行干涉点处理,顺次连接各刀位点生成三角Bézier曲面数控加工刀轨.实例证明该算法可快速、准确获取复杂三角Bézier曲面数控加工刀轨。     

动态3D虚拟场景并行化光线跟踪加速结构设计

为提高光线与虚拟场景几何面片求交的计算效率,提出一种基于混合模式的空间加速结构。该方法改进传统的层次包围盒,把细分层次包围盒与空间均匀网格划分相结合,实现了可并行的混合空间加速设计。此外,把帧间可重用的数据抽取至数据缓存,建立多几何群组的加速结构共享,实现了光线跟踪算法的并行优化。实验证明,该混合加速结构能有效加快光线跟踪的光线场景求交判断速度,快速实现光线跟踪并行化计算。     

三角网格模型的自动分割算法

提出了一种根据设计意图的三角网格模型自动分割算法,该算法采用R*-tree(recangle*-tree)建立三角网格空间索引结构.基于该结构,采用深度优先遍历方法快速准确地查询与分割面相交的三角面片,对相交三角面片进行分割并重新剖分,实现了三角网格模型不受曲率等条件限制的自动分割.实例表明:该算法可对各种复杂型面三角网格进行分割,算法运行效率高,且能有效避免分割区域的锯齿现象.     

三次B样条曲线的离散终判及其求交算法

自由曲线离散终判条件的建立是其离散求交算法实现的关键.使用三次B样条曲线段的控制顶点和节点矢量对其二阶导矢进行估算,得到该曲线段高的估计值,从而确定其离散的终判条件.通过判断三次B样条曲线段控制顶点包围盒是否相交,确定两曲线交点可能存在的位置,然后依据离散终判条件,决定是否需要对曲线段运用插入节点算法进行中点离散,在此基础上建立其离散求交算法.     

三次B样条曲线的离散终判及其求交算法

自由曲线离散终判条件的建立是其离散求交算法实现的关键．使用三次B样条曲线段的控制顶点和节点矢量对其二阶导矢进行估算，得到该曲线段高的估计值，从而确定其离散的终判条件．通过判断三次B样条曲线段控制顶点包围盒是否相交，确定两曲线交点可能存在的位置，然后依据离散终判条件，决定是否需要对曲线段运用插入节点算法进行中点离散，在此基础上建立其离散求交算法。     

基于图的网格分割

为了简化模型的反求过程，提出了一种基于图的网格分割算法，分别以网格中的顶点和三角面片作为图中的元素,生成两种未定向加权全连通图的表达.对于由顶点生成的图，把网格顶点的几何信息转化为颜色信息，对曲率计算引入的噪声采用中值滤波和均值滤波的方法滤除，并利用顶点之间颜色的差别作为图中连接相邻元素的边的权.对于由三角面片生成的图，利用相邻面片的二面角作为图中相邻元素的边的权，然后利用一个不相交集合的森林分割图来实现网格的分割.结果表明，这种分割方法可以快速、有效地实现网格的分割     

碰撞检测中的包围盒方法

讨论了当前虚拟环境中应用比较广泛的2类碰撞检测算法——空间剖分法和层次包围盒法.重点对层次包围盒算法中的轴向包围盒(AABB)法、方向包围盒(OBB)法和固定方向凸包包围盒(FDH)法从包围盒的构建、相交检测等方面做了详细分析,并从计算复杂度、适用范围等方面对这3类方法进行了比较.     

基于工程机械复杂曲面之间的求交

应用广泛的工程机械中拥有大量的复杂零件,其表面形状复杂需要五轴联动的加工中心加工完成加工中心刀位轨迹的计算包含曲面求交.提出了一种隐式曲面之间的求交方法,主要用于工程机械复杂曲面的求交计算.将其中的一个隐式曲面离散成许多三角面片,判断每个三角面片是否与另一个隐式曲面相交,求出交线,所有交线构成了隐式曲面之间的交线.此外本文还给出了一种交点的精确计算的方法,使所得交线更加准确.     

网格曲面中复杂孔洞的自动修补算法

为了修补三角网格模型中的复杂孔洞，提出一种基于边扩展的复杂孔洞修补算法.通过计算出孔洞边界的最小二乘平面，并将孔洞边界投影到该最小二乘平面上，得到投影多边形.当投影多边形存在相交的边时，则对每条相交的边采用边扩展算法，生成新的三角面片，从而将复杂孔洞剖分成若干个子孔洞.对新生成的子孔洞重复上述剖分方法，直至所有子孔洞变为简单孔洞后，采用平面三角化技术对简单孔洞进行修补,并采用细分技术得到形态均匀的孔洞三角网格.实验结果表明，该孔洞修补算法适用于三角网格模型中的各种复杂孔洞,能较好地保持原三角网格模型的细节特征.     

Radial Basis Function Based Implicit Surface Reconstruction Interpolating Arbitrary Triangular Mesh

In this paper,we present an approach for smooth surface reconstructions interpolating triangular meshes with ar- bitrary topology and geometry.The approach is based on the well-known radial basis functions (RBFs) and the constructed surfaces are generalized thin-plate spline surfaces.Our algorithm first defines a pair of offset points for each vertex of a given mesh to en- hance the controUability of local geometry and to assure stability of the construction.A linear system is then solved by LU decomposi- tion and the implicit governing equation of interpolating surface is obtained.The constructed surfaces finally are visualized by a Marching Cubes based polygonizer.The approach provides a robust and efficient solution for smooth surface reconstruction from various 3 D meshes.     

基于单元变形能的复杂曲面优化展开算法研究

针对复杂空间曲面提出了一种基于单元变形能的优化展开算法。算法以拓扑等价映射得到的结果为初始值，以曲面网格单元由平面状态到空间状态的总变形能最小为目标，对展开网格的尺寸与形状进行优化，得到使变形能达到最小值的优化展开平面。计算结果表明，优化过程使变形能收敛于稳定的最小值，变形分布趋于均匀。     

空间多管相贯计算机放样的新算法

以两管相贯相贯线图解法求解为基础，建立了空间多管相贯的数学模型．利用坐标变换、母线比较等方法，形成了求解空间多管相贯相贯线展开方程的新算法．该算法避免了传统算法中联立空间柱面方程求解交线和交点，以及选取由多切管所形成的各相贯线段等复杂运算．基于该算法利用AutoCAD VBA鳊程技术。实现了多管相贯相贯线的计算机自动绘图．     

空间多管相贯计算机放样的新算法

以两管相贯相贯线图解法求解为基础,建立了空间多管相贯的数学模型.利用坐标变换、母线比较等方法,形成了求解空间多管相贯相贯线展开方程的新算法.该算法避免了传统算法中联立空间柱面方程求解交线和交点,以及选取由多切管所形成的各相贯线段等复杂运算.基于该算法利用AutoCAD VBA编程技术,实现了多管相贯相贯线的计算机自动绘图.     

复杂曲面的5次三角域Bezier曲面拼接

利用三角域曲面的一种几何连续拼接条件 ,给出了空间网格的三角曲面G1连续曲面造型方法。所提供的方法并不基于对网格的细分 ,因此与以往的方法相比 ,所用的曲面片数量将大大减少     

用数模方法求解无人机各部件表面交线问题

结合某型无人机外形设计,分别推导或引用了各部件的数学模型;并在此基础上求解前翼与机身,机翼与机身两组部件的交线采用数学模型表达无人机的外形,并进行部件求交,从理论上保证了无仙机外形的协调。