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。     

基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面造型系统的开发

论文针对工程应用,根据C-B样条和Catmull-Clark细分曲面的特点可调因子使得生成曲面形状可调和一次细分操作以后所有的网格面片都为四边域,构造合理的数据结构,采用有效的实时交互式的用户界面,开发了基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面的造型系统.为细分曲面的形状调整提供了简单、实时而且直观的人机交互方法.该系统能处理任意拓扑结构,能够精确地表示二次曲面,所生成的曲面光滑可调.可以以软件包或插件的形式加入到现有的CAD系统中.     

基于任意拓扑网的细分可控表达方法

在初始控制网格确定的情况下,生成的曲面形状惟一确定,最终的物体造型也随之确定,不具有可调性.通过在曲面细分过程中引入一个参数,给出一种新的细分曲面构造的算法,使得所得的细分曲面的表达度可控.调节一个参数值,可以得到一系列的细分曲面.最后给出了曲面设计的实例,表明这种算法简单、有效.     

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。     

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。     

混合网格的可调细分算法

论文主要研究混合网格的曲面细分问题,提出了一种带有可调参数的细分算法。该算法适用于多边形网格、三角形网格,以及两者的混合网格情形,且对开的和闭的拓扑结构都能进行处理。由于在算法中引入了可调参数,这样既可产生光滑曲面,也可产生具有尖锐特征的曲面,且通过调整参数还可产生标准的Catmull-Clark细分和Loop细分。另外,实现该算法不需要复杂的数据结构。     

Catmull-Clark细分曲面的形状调整

提出一种调整细分曲面形状的算法．该算法用cosα(Ck)取代C-B样条的形状因子α，并将Ck的定义区间从[-1，1]扩大到[-1，∞)；然后用这种扩展了的GB样条来构造catmull—clark细分曲面；使得生成细分曲面的形状不仅能够在C-B样条的范围内可调，而且还能在标准的catmull-clark细分曲面和初始的控制网格之间任意调整．该算法保留了C-B样条和catmull-clark细分曲面的主要特点，如精确表示圆柱体、处理任意拓扑结构的控制网格等。     

任意拓扑网的细分改进

在改进任意拓扑网构造光滑表面时,初始控制网格确定的情况下,生成的曲面形状惟一确定,最终的物体造型也随之确定,不具有可调性,因而在曲面细分过程中引入了控制参数和摄动。通过引入控制参数,调节一个参数值,使得所得的细分曲面的表达度可控,可以得到一系列的细分曲面。引入摄动是为了改进了空间位置,允许局部地调控约束曲面的形状。最后给出了曲面设计的实例,表明这种算法简单、有效。     

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。     

形状可调的Loop 细分曲面渐进插值方法

针对Loop 细分无法调整形状与不能插值的问题,提出了一种形状可调的Loop 细分 曲面渐进插值方法。首先给出了一个既能对细分网格顶点统一调整又便于引入权因子实现细分曲 面形状可调的等价Loop 细分模板。其次,通过渐进迭代调整初始控制网格顶点生成新网格,运 用本文的两步Loop 细分方法对新网格进行细分,得到插值于初始控制顶点的形状可调的Loop 细分曲面。最后,证明了该方法的收敛性,并给出实例验证了该方法的有效性。     

An adjustable subdivision surface modeling scheme

Based on triangle and quadrilateral meshes, this paper presents an adjustable subdivision surface scheme. The scheme can produce subdivision surface of Cl continuity of limit surface Since an adjustable parameter is introduced to the scheme, the surface modeling is flexible. Depended on given initial data, the limited surface shape can be adjusted and controlled through selecting appropriate parameters. The method is effective in generating smooth surfaces.     

用逼近型√3细分方法构造闭三角网格的插值曲面

为了避免用逼近型3~(1/2)细分方法构造插值曲面过程中出现的烦琐运算,利用3细分方法极限点计算公式,提出一种用逼近型3~(1/2)细分方法构造闭三角网格插值曲面的方法.给定待插值的闭三角网格,先用一个新的几何规则与原3~(1/2)细分方法的拓扑规则细分一次得到一个初始网格,用3~(1/2)细分方法细分该初始网格得到插值曲面;新几何规则根据极限点公式确定,保证了初始网格的极限曲面插值待插值的三角网格.由于初始网格的顶点仅与待插值顶点2邻域内的点相关,所以插值曲面具有良好的局部性,即改变一个待插值点的位置时,只影响插值曲面在其附近的形状.该方法中只有确定初始网格顶点的几何规则与原3细分方法不同,故易于整合到原有的细分系统中.实验结果表明,该方法具有计算简单、有充分的自由度调整插值曲面的形状等特点,使得利用3~(1/2)细分方法构造三角网格的插值曲面变得极其简单.     

Construction of minimal subdivision surface with a given boundary

The fascinating characters of minimal surface make it to be widely used in shape design. While the flexibility and high quality of subdivision surface make it a powerful mathematical tool for shape representation. In this paper, we construct minimal subdivision surfaces with given boundaries using the mean curvature flow, a second order geometric partial differential equation. This equation is solved by a finite element method where the finite element space is spanned by the limit functions of an extended Loop’s subdivision scheme proposed by Biermann et al. Using this extended Loop’s subdivision scheme we can treat a surface with boundary, thereby construct the perfect minimal subdivision surfaces with any topology of the control mesh and any shaped boundaries.     

插值Doo-Sabin表面形状调节

修改了插值的Doo-Sabin细分表面的初始控制网格，在第一次细分的同时加入了表面调节参数。这个方案具有以下特征：1）满足插值所有顶点或某些顶点的同时可以由参数调节极限表面；增加了对极限表面的调节自由度。2）整个的计算复杂度为O(k),其中k是顶点的数量。在最后也对结果表面的形状处理进行了讨论。     

Loop型半静态细分方法

在拓展四次三方向Box-样条曲面离散定义的基础上,导出了半静态Loop细分方法,并构造了该细分方法的二邻域细分矩阵.通过对细分矩阵特征值的理论分析,证明了文中方法的细分极限曲面收敛且切平面连续.半静态Loop细分方法的细分矩阵随细分次数规则变化,与传统Loop细分方法相比,该方法具有更大的灵活性和更丰富的造型表现能力.     

一种带噪声的密集三角网格细分曲面拟合算法

实现了一个从带噪声的密集三角形拟合出带尖锐特征的细分曲面拟合系统.该系统包括了一种改进的基于图像双边滤波器的网格噪声去除方法,模型的尖锐特征提取以及保持尖锐特征的网格简化和拓扑优化.为了处理局部细节特征和模型数据量问题,提出了自适应细分方法,并将根据给定精度估计最少细分深度引入到细分曲面拟合系统中,使得拟合得到的细分曲面模型具有良好的细节特征和数据量小等特点.大量3D模型实验结果和实际工程应用结果表明了该细分曲面拟合系统的有效性.     

曲面三参数binary细分法

在经典四点细分法的基础上,通过在曲线细分过程中引入三个参数,给出一种改进的细分曲线构造的算法,利用生成多项式等方法对细分法的一致收敛性、Ck连续性进行了分析。并把该方法扩展到曲面上,进而提出了曲面三参数binary细分法。在给定初始控制数据的条件下,可以通过对形状参数的适当选择来实现对细分极限曲面形状的调控。数值实验表明该算法较容易控制曲面形状,可方便地应用于工程实际,解决曲线、曲面位置调整和控制问题。