三维地质模型分析概述

由于三维地质建模需要对矿体的品位等属性信息进行详细的描述,所以三维地学建模须采用基于体元的方法建模,也可以由表面模型栅格化为体元模型。综述了现在常用的三维地质建模的一般方法,实体模型、四面体、块体模型、结构实体几何、似三棱柱等,并对各自的优缺点进行了分析,着重介绍了基于体元的建模方法,可为三维地质建模初学者提供一定的参考。     

基于圆角特征简化的工序三维几何建模方法

三维实体模型是CAX集成研究中的基础,圆角特征广泛存在于零件设计模型中,为提高此类零件工序三维几何建模的准确性,提出一种基于圆角特征简化的工序几何建模方法.通过分析工序三维几何建模过程中对圆角特征几何元素的提取过程,提出构建圆角特征线段,以便准确获取三维模型上的加工特征边界;利用加工特征边界和拉伸、旋转和扫掠3种常用的几何造型方式,建立加工体积特征;通过上一道工序的三维模型与加工体积特征作布尔差运算,得到本工序的三维几何模型.最后以某零件的工序三维几何建模过程为例,采用3种方法进行工序几何建模,通过对结果的分析对比,验证了文中方法的优越性.     

视景仿真中动态水面的实现方法研究

介绍了一种基于Mantis视景驱动的动态水面仿真方法。仿真过程分为两个阶段,动态水面建模和动态水面模型驱动。通过Terra Vista建立具有动态属性的水面模型,在Mantis环境下实现了水面动态效果仿真。     

竹子地下茎-根的计算机仿真

针对竹子地下茎-根的形态特征和生长特点,提出一种基于几何构造模型的竹子地下茎-根三维建模方法。该方法建立竹子地下茎-根的拓扑结构和几何结构,通过“渲染”处理其三维几何结构。结合该技术在Visual C＋＋环境下,通过递归的算法思想和程序编制,建立一个能够较真实地再现竹子地下茎一根动态生长过程的计算机仿真系统。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

面向座椅舒适性分析的三维人体参数化建模

应用三维坐姿人体模型可在座椅的设计阶段高效精确地进行座椅几何舒适性分析.参照二维坐姿人体模板拟定三维坐姿人体模型的结构要素,采用基于特征造型的方法构建三维人体模型.采用基于原型模型的参数化建模方法,实现对三维坐姿人体模型的参数化驱动.通过"人-椅"模型的几何匹配,自动精确提取坐姿人体模型的姿态角度,对比人体坐姿标准舒适...     

有限元法在人脸三维建模及表情动画中的应用研究

将机械工程中的有限元方法用于人脸的三维建模,利用人脸上提取的99个特征点和一些辅助点,用光滑的样条曲线模拟人脸表情肌分布位置连结成线,由线生成三角面片和四角面片组合的有限元建立的人脸几何模型.给该模型定义合适的单元类型、实常数等参数,定义能与人脸皮肤等效的材料属性,并在眼睛、嘴等动作敏感位置加一定量载荷求解,模拟人脸表情动作.从求解的应力图中可以看出,该几何模型变形均与人脸表情动作时皮肤弹性变形一致.该方法可以快速、准确的进行三维人脸参数化建模,可方便提取特征点进行人脸识别.这种建模方法为人脸三维建模提供了一种新的思路和可靠的理论依据,同时降低了后期人脸识别的难度.     

园区网边界流量采样及其可视化研究

基于NetFlow流技术通过提取园区网边界数据流的地址、端口、协议和流量等特征属性在三维空间中建立流的几何可视化模型,简化了网络流量的显示,设计了基于地址段A的可变坐标几何建模算法,优化了模型的渲染,为网络管理人员提供了一种通过流的3D可视化图形来感知网络运行性能的手段。实验表明该模型有效反映了网络流量的相关特征。     

关联工艺引导的型腔类零件局部结构检索方法

针对已有的基于内容的三维CAD模型检索技术难以保证检索结果关联工艺的可重用性,需要设计人员进一步甄别其重用价值的问题,提出一种关联工艺引导的型腔类零件局部结构检索方法,以从基于制造特征的结构化工艺数据中查找关联工艺可重用的相似三维几何.首先建立特征关联工艺参数化驱动模型,从特征加工几何、加工精度、刀具几何角度揭示特征实例关联工艺的参数化驱动特性;然后以特征实例关联工艺为参考,建立基于中轴转换的特征相似性评价模型;最后提出基于子图同构的相似局部结构提取算法,并且计算相匹配局部结构之间的相似度.在CATIA平台下开发了原型系统,并验证了文中方法的有效性.     

荠菜根系的计算机模拟

针对荠菜根系的形态特征和生长特点,提出一种基于几何模型的荠菜根系三维建模方法：根据荠菜根系的拓扑几何结构,应用根系几何模型SimRoot,基于Visual C++平台并采用OpenGL图形库,建立能较真实再现荠菜根系动态生长过程的可视化模拟系统。模拟结果表明该方法是可行有效的。     

协同三维几何建模动态访问技术研究*

为解决协同设计过程中几何模型的动态访问问题,提出一种基于Web的协同设计环境下三维几何建模动态访问的分布式体系结构、异类CAD系统之间的动态数据交换组织模式。同时,提出一种面向对象的基于优先权限的乐观并发控制协议,保证模型动态访问在各站点操作的执行结果之间的一致性。在这些技术的共同作用下实现了协同三维几何建模动态访问技术,并通过具体实例验证了该技术的可行性。     

三维复杂断层建模关键算法研究

断层是一种重要的地质构造现象，对油气的运移、成矿作用等具有较大影响。断层建模是三维地质建模的基础，断层模型准确性影响地质结构建模和属性建模质量，因此，三维复杂断层建模研究具有重要的意义。基于断层点集数据建立三维断层面网格模型，保证几何拓扑关系一致性，可以真实反映断层展布情况。在先验地质知识的基础上，判断和处理断层之间的接触关系，自动生成符合先验知识的三维断层网格化模型，减少了人工复杂断层建模工作量，提高了三维复杂断层建模效率。     

基于形态图表示的三维物体识别算法

基于形态图表示的三维物体识别的基本思路是：首先建立待识别物体的模型库，找出模型集中所有模型物体的形态图和特征视图，并提取以它们的拓扑结构信息和几何信息；其次对物体真实图像作轮廓提取和0边界跟踪，得到二维图像的线架图，同时提取出它的拓扑结构信息和几何信息；最后将物体图像的拓扑结构信息和几何信息与模型库中模型物体的拓扑结构信息和几何信息匹配，从而达到识别的目的。文中提出了在生成线图链码时提取其拓扑结构信息和几何信息的方法，由拓扑结构信息和几何信息构造特征矩阵的方法，以及识别过程中特征矩阵的匹配算法。     

基于表面及切向属性的点模型骨架提取方法

针对目前在离散点云模型以及低分辨率模型上提取骨架算法存在的局限性,提出一种基于表面及切向属性(attributesofsurfaceandtangency,AST)的新方法.首先给出两个属性定义及其计算方式.然后基于上述属性通过表面光滑收缩和骨架吸引的双重作用达到模型的几何收缩,连接迭代收缩完成后得到的中心点,从而得到模型的骨架.实验表明:该方法得到的骨架能较好地表达原始模型的几何特征和拓扑结构,在缺少连接信息和低分辨率的情况下也能获得较好的骨架提取效果.     

一种三角网格模型的轮廓生成方法

从三维网格模型中提取轮廓信息是一个具有挑战性的过程。现有的方法一般是基于局部形状特征 分析,如曲面的曲率和相邻面法向之间的夹角,但其特性通常对模型中的局部特征变化敏感。为了解决这个问题, 提出一种基于三维形状几何近似的轮廓提取方法。利用完善的变分几何分割算法来得到一套完整的描述性特征曲 线,首先基于变分几何近似方法划分模型为若干分片;其次提取所有分片的内部特征曲线,并过滤较短的特征曲 线;然后将分片的边界曲线平滑化;最后合并分片边界曲线与特征曲线,并延伸曲线得到闭合的轮廓。该方法的 优点是：在几何近似的基础上结合特征提取方法,使轮廓能够体现三维形状的全局结构。通过在各类网格模型上 进行实验和比较表明,该方法在提取模型轮廓的正确性和完整性方面优于现有方法。     

基于二维图像的三维人脸建模技术

建立三维人脸模型和表情动画是计算机图形学领域的一个研究热点。文章提出了一种基于二维图像的三维人脸建模方法,首先在给定的人脸的正侧面照片上提取事先定义好的反映人脸特征的特征点信息,与一个一般人脸模型上对应点的信息进行比较和修改,得到反映给定人脸特征的特定人脸模型。最后使用纹理映射技术给特定人脸模型添加纹理信息,形成真实感的虚拟三维人脸模型。     

等几何连续介质弹性模型的带厚度布料仿真方法

目的 布料仿真是计算机动画领域的一个研究热点和难点,基于粒子系统的模型快速高效却难以准确描述布料真实的物理特性,这些物理属性可以由连续介质的弹性模型利用有限元方法来实现,但所需网格单元较多,求解复杂且耗时。现有方法通常将布料建模为曲面和壳模型,对较厚布料的仿真能力较弱。针对这些常用模型在几何建模、物理真实性和仿真速度上难以兼顾的问题,提出了一种带厚度的布料仿真模型,能够更真实地表达不同厚度布料的形变行为,并利用等几何分析方法进行基于物理的快速动态仿真模拟。方法 将有厚度的布料建模为三变量B样条体表示的薄板模型,利用等几何—伽辽金方法,推导出在给定边界条件下三维连续介质线弹性力学方程的弱形式,将B样条体的控制网格作为计算网格进行仿真分析,最后在隐式动力系统框架下对线性方程组直接求解。结果 对本文布料模型进行了多方面的讨论和分析。首先,与几种主流的离散模型下的模拟效果进行了光滑度的对比,本文方法的NURBS(nonuniform rational B-splines)建模有着明显的光滑性优势;并在不同自由度下比较了与经典有限元连续介质模型的计算时间,结果表明模拟结果的平方根误差（root ...     

基于共形几何代数的三维人体骨架运动序列

为了解决虚拟试衣中人体模型可以动态展示服装效果的问题,提出三维人体骨架动态建模。在基于三维人体模型的骨架自动提取的基础上,采用共形几何代数方法描述人体关节点的运动并通过相邻关节点的位置变化表达不同的人体动作。用关键帧插值法实现人体姿态的序列动作,选择螺旋运动算子实现了基于2D视频图像的3D人体骨架姿态的参数估计,建立了骨架运动模型。三维人体骨架模拟视频动作证实了该方法的高效性。     

基于图像的危化品堆垛三维几何动态建模

安全生产部门对危化品仓储堆垛五距(堆距、墙距、顶距、柱距和通道距)有严格的规定,通过对堆垛的三维动态几何建模描述其在仓库中位置的变化,可以达到动态的监管要求。提出了基于图像的堆垛三维几何动态建模,为建立像点与物点的对应关系,首先构建了五元组成像模型并提出了两点标定法,在标定好参数基础上首先求得物点坐标的解空间,再结合约束条件得到真实解空间,实现堆垛静态三维几何重建。然后对图像序列中堆垛箱体跟踪识别并三维几何重建,最终实现动态几何建模。     

基于“几何-拓扑”迭代优化的三维网格模型修复算法

针对三维网格模型孔洞保特征修复问题,提出一种基于"几何-拓扑"迭代优化的三维数据修复算法.给定残缺的三角网格模型,首先识别孔洞区域,利用动态规划方法对孔洞区域进行初始的三角剖分,赋予孔洞区域拓扑连接关系;然后识别孔洞边界一对特征点,基于特征点及其法向粗略拟合特征曲线,在特征曲线的指导下调整孔洞局部的拓扑结构,即孔洞区域拓扑连接关系优化;最后基于孔洞及其N环邻域构建保特征的局部总变分能量函数,迭代求解孔洞及其邻域的顶点几何位置,即局部顶点几何位置的优化,重复局部拓扑连接关系优化和顶点几何位置优化,直到拓扑结构优化处理中不再发生连接关系调整,即完成了三维网格模型的修复.在现有的完整三维网格模型上人为去除部分构造带孔洞的残缺模型,以此作为数据,与其他修复算法进行对比实验的结果表明,所提算法可以有效地恢复孔洞区域的显著特征,并且在修复时间和误差统计上占有明显优势.     

插值边界的四边网格离散极小曲面建模方法

如何实现极小曲面的快速三维建模,是几何设计与计算领域中的难点和热点问题.给定一条封闭的边界离散折线,本文研究如何构造以其为边界的四边网格离散极小曲面.首先从曲面的内蕴微分几何度量出发,给出了离散四边网格极小曲面的数学定义;然后利用保长度边界投影、四边网格生成、径向基函数插值映射和非线性优化技术,提出了由给定边界离散折线快速构造离散四边网格极小曲面的一般技术框架.最后通过若干建模实例验证了本文方法的有效性.该方法可实现四边网格极小曲面的高质量建模,在建筑几何领域具有一定的应用价值.