空间散点集Delaunay四面体剖分切割算法

提出最大空圆凸多边形和最大空球凸多面体的概念，在此基础上，提出一种空间散乱点集Delaunay四面体剖分算法，即对空间散乱点集首先进行最大空球凸多面体剖分，然后在多面体内部作Delaunay四面体剖分，这种方法消除了“退化”现象（平面3个以上点共圆或空间4个以上点共球面）引起的潜在错误，最后分析了一类常见的Delaunay四面体剖分算法的潜在错误。     

约束四面体剖分和三维物体表面重建

该文提出了约束曲面和约束最大空球凸多面体的概念,在此基础上设计了一种在空间区域上做约束Delaunay四面体剖分的算法。该算法的基本思路是首先对空间区域进行约束最大空球凸多面体剖分,然后在各个约束最大空球凸多面体内部做Delaunay四面体剖分。利用约束Delaunay四面体剖分算法,该文进一步设计了一种三维物体表面重建算法。     

约束四面体部分和三维物体表面重建

该文提出了约束曲面和约束最大空球凸多面体的概念，在此基础上设计了一种在空间区域上约束Delaunay四面体部分的算法，该算法的基本思路是首先对空间区域进行约束最大空球凸多面体剖分，然后在各个约束最大空球凸多面体内部做Delaunay四面体剖分，利用约束Delaunay四面体剖分算法，该文进一步设计了一种三维物体表面重建算法。     

平面散乱点集约束Delaunay三角形剖分切割算法

文章提出了一种基于切割的平面散乱点集约束Delaunay三角剖分算法。该算法的基本思路是首先对平面散乱点集作约束最大空圆凸多边形剖分,然后对多边形的内部再作约束Delaunay三角形剖分。文章还证明了平面散乱点集的约束最大空圆凸多边形剖分是唯一的以及约束Delaunay三角剖分的不唯一性仅仅体现在约束最大空圆凸多边形的内部。使用约束最大空圆凸多边形的概念消除了由于“退化”现象（三个以上的点共圆）带来的算法上的潜在错误。     

3维任意域内点集的Delaunay四面体化研究

Delaunay空球准则广泛应用于3维四面体剖分算法,但标准的Delaunay四面体化只适用于点集的凸包区域,且要求不存在多点共球。为了将Delaunay四面体化更广泛地应用于网络剖分,通过引入局部优化三角形面代替Deluany严格的空球准则,提出了3维任意域内点集Deluanay四面体化(DTETAD)的概念,并首先通过若干关键定理的证明,研究了一个四面体划分是DETEAD的充要条件,然后建立了DTETAD的空球准则。该研究成果为拓展Delaunay算法在更广泛范围的应用提供了理论依据。     

基于凸壳技术的Delaunay三角网生成算法

该文提出了一种针对散乱点集的快速构建Delaunay的算法。该算法首先对散乱点按有向角进行排序,以排序后的点顺序为基础,利用凸壳特性快速将散乱点联结成三角网,最后利用拓扑结构快速将其优化为Delaunay三角网。在联网过程中,充分利用有序点子集的凸壳特性,避免了所有的交点测试,从而保证了对散乱点集生成Delaunay三角网的效率。     

任意多面体的四面体剖分算法

该文提出一种将任意多面体剖分为四面体的算法,该算法首先依据顶点凸凹性算法判定多面体顶点的凸凹性性质,再寻找符合剖分条件的凸顶点,将该凸顶点的凸空间从原多面体中剖分出去,得到一个新的多面体,剖分出来的凸空间再分为多个四面体;再重复对新的多面体进行剖分,直到剖分完毕。该算法的平均时间复杂度为O(N+M),其中N为多面体的凸顶点数目,M为多面体的凹顶点数目。     

一种任意多面体剖分成四面体的改进算法

针对原相关算法中存在的不足,提出了凸顶点的凸空间从原多面体中完整剖分出去的充要条件。引入平面切角和空间切角的概念,使剖分思想更加直观、简化。对空间多边形进行Delaunay三角剖分时,充分考虑了凸空间的结构特点,采用了透视投影的思想,使投影后的平面多面形保持了原空间多边形的拓扑结构和顶点的凹凸性,保证了三角剖分的合理性、正确性。基于空间相关性的思想,对凸顶点的邻接点生成有向空间包围盒,快速排除与凸空间不相交的面,加快了多面体剖分的速度;最后给出了改进后的剖分算法,对相关应用有着极大的实用价值。     

三维散乱点云快速曲面重建算法

提出了一种基于Delaunay三角剖分的三维散乱点云快速曲面重建算法。算法首先计算点云的Delaunay三角剖分, 从Delaunay四面体提取初始三角网格, 根据Voronoi体元的特征构造优先队列并生成种子三角网格, 然后通过区域生长的方式进行流形提取。实验结果表明, 该算法可以高效、稳定地重构具有复杂拓扑结构、非封闭曲面甚至是非均匀采样的点云数据。与传统的基于Delaunay的方法比较, 该算法仅需要进行一次Delaunay三角剖分, 无须极点的计算, 因此算法的重构速度快。     

基于边/面遮挡关联性的多面体凸剖分方法

提出一种多面体凸剖分的方法,与国际上已有的工作相比,在计算速度、空间需求和新增顶点等方面均降低了复杂度,有大幅的效率提高,且在处理凹边很多的多面体时具有更大的优越性.其工作步骤是根据多面体的面、边沿某些方向正投影时面与面之间、边与边之间的遮挡关系进行局部化操作,以渐进地凸剖分多面体.它对应用中的常见模型表现出的时间复杂度、空间复杂度皆近似为O(n),而新点数不超过O(r n~(0.5)),这里,n为模型的点数,r为凹边数.实验结果表明,与目前国际上常用的"切割分裂"方法相比,新方法的速度提高了14～120倍,空间下降至"切割分裂"方法的1/2.3～1/7.4,而新增加的点数则最多为"切割分裂"方法的1/28,甚至有些情况下无须增加新点就能完成凸剖分.新方法剖分出的凸多面体绝大多数是四面体,多于"切割分裂"方法所得凸多面体数量.但是,很多应用是要求多面体被剖分为四面体的.如果进一步将凸多面体四面体化,则新方法的结果个数将明显少于"切割分裂"方法,因为新方法的剖分过程中所增加的新点要少很多.新方法还能方便地处理包含空洞的多面体,甚至是包含孤立面、孤立边和孤立点的非流形多面体.     

On shape Delaunay tessellations

Shape Delaunay tessellations are a generalization of the classical Delaunay triangulation of a finite set of points in the plane, where the empty circle condition is replaced by emptiness of an arbitrary convex compact shape. We present some new and basic properties of shape Delaunay tessellations, concerning flipping, subgraph structures, and recognition.     

一种平面点集凸包与三角网格综合生成的算法

平面点集作为一种觉数学模型,其上常做的运算是求其凸包和三角网格,目前二者的研究是独立进行的,鉴于在很多情形下这两种处理结果均需要,提出了一种综合算法：在对离散点集进行ｄｅｌａｕｎａｙ剖分的过程中,增加对三角形边界的判别、管理功能,记录其中作为点集凸包边界的线段,使得在实现剖分的同时产生出点集的凸包,从而提高了算法效率,且当该算法实现单一的点集剖分或凸包功能或是用于简单多边形的凸包与剖分时效果也很好     

Properties of n-dimensional triangulations

This paper establishes a number of mathematical results relevant to the problem of constructing a triangulation, i.e., a simplical tessellation of the convex hull of an arbitrary finite set of points in n-space.

The principal results of the present paper are

1. (a) A set of n + 2 points in n-space may be triangulated in at most 2 different ways.

2. (b) The ‘sphere test’ defined in this paper selects a preferred one of these two triangulations.

3. (c) A set of parameters is defined that permits the characterization and enumeration of all sets of n + 2 points in n-space that are significantly different from the point of view of their possible triangulations.

4. (d) The local sphere test induces a global sphere test property for a triangulation.

5. (e) A triangulation satisfying the global sphere property is dual to the n-dimensional Dirichlet tessellation, i.e., it is a Delaunay triangulation.

     

约束三角剖分在雨量等值线的应用

雨量等值线在水文、防汛领域应用广泛,Delaunay三角剖分具有空外接圆和最大的最小角度两个良好性质,对于非规则分布的离散点数据进行三角剖分内插是生成等值线的最常用的算法,但实际应用中往往都不是凸壳进行三角化,而是有限定边(或限定点)对三角剖分进行约束。该文在标准Delaunay三角剖分基础上,分析了逐点插入法的基本原理,基于此提出了一种解决有限定边的约束三角网格剖分生成等值线的方法,给出了限定边进行三角剖分的算法,同时对边界采用网格加密和邻域内插算子进行边界附件插值,提高等值线的边界拟合精度,并在雨量等值线生成中得到较好应用。     

平面线段集三角剖分的算法

本文提出了计算平面线段集三角剖分的两种算法，第一个算法是利用平面扫描的思想，当扫描线达到事件点时，处理事件点，即将事件点与已被扫描的某些点连接，这样便将已扫描的区域三角剖分，当扫描线达到最左边的事件点时，处理该事件点，就完成了平面线段集的三角剖分，第二个算法基于逐层计算凸壳，并将凸壳改变为多边形，这样便便形成嵌套的多边形层，这些多边形覆盖线段集凸壳内的区域，然后三角剖分每个多边形，即完成平面线段集的三角剖分，两个算法的时间复杂性分别为O（nlogn),O(mnlogn)，其中n为线段集中线估的数目，m为凸壳的层数。     

约束三角剖分在雨量等值线的应用

雨量等值线在水文、防汛领域应用广泛,Delaunay三角剖分具有空外接圆和最大的最小角度两个良好性质,对于非规则分布的离散点数据进行三角剖分内插是生成等值线的最常用的算法,但实际应用中往往都术是凸壳进行三角化,而是有限定边（或限定点）对三角剖分进行约束。该文在标准Delaunay三角剖分基础上,分析了逐点插入法的基本原理,基于此提出了一种解决有限定边的约束三角网格剖分生成等值线的方法,给出了限定边进行三角剖分的算法,同时对边界采用网格加密和邻域内插算子进行边界附件插值,提高等值线的边界拟合精度,并在雨量等值线生成中得到较好应用。