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。     

用随机增量局部转换算法实现三维点集的Delaunay三角剖分

Delaunay三角剖分作为计算几何中的一个核心问题,尤其适用于三维网格生成.因此就需要开发出高效、健壮性的算法来实现.本文在原有算法的基础上提出了随机增量局部转换的算法来实现三维点集的Delaunay三角剖分.采用不退化的四点生成最初的三角剖分,每次加入一点,通过局部交换使新的三角剖分保持Delaunay性质,直到处理完所有点.还讨论了局部交换的思想和对不同面类型的处理方法,给出了两个剖分实例.     

一种基于改进 PointNet++网络的 三维手姿估计方法

针对 PointNet++网络处理点云局部特征时因分组范围区过大导致计算量较大的问题,提出一种改 进的 PointNet++网络的三维手姿估计方法。首先对手势点云进行基于 Delaunay 三角剖分算法与 K 中位数聚类算 法相结合的三角剖分,得到手势点云的三角网格模型,并计算三角网格模型的边长均值;然后以三角网格模型边 长均值为半径,对最远点采样(FPS)的采样点进行球查询搜索,再根据搜索到的采样点个数极值对采样点云进行 K 近邻分组,并最终输入 PointNet 网络,完成三维手姿的位置估计。改进后的 PointNet++网络可以根据不同的点云 密度自动调整网络分组区域的局部提取点个数。实验结果表明,在不影响三维手姿估计精度的情况下,该方法提 高了 PointNet++网络的模型训练速度,并在三维手姿估计中可有效减少特征提取的计算量,使计算机能够更快地 捕捉手姿状态。     

基于三角剖分的人脸纹理映射

采用通用的三维人脸模型和任意的人脸纹理图像,基于Delaunay三角剖分,提出了一种灵活的3D人脸的纹理映射方法。该方法对人脸特征点集做三角剖分,在纹理图像和三维网格之间建立了一个准确的拓扑同构映射关系,从而得到高真实度的纹理映射。该算法不受网格调整精度的影响,同时适用于不同的纹理映射到同一三维人脸模型上。     

三维折剖面的Delaunay三角剖分算法

三维折剖面Delaunay三角剖分在三维地质建模和其他领域具有广泛应用。目前常用的方法是将其投影到二维平面三角剖分。该方法有三点不足：（1）违反Delaunay三角剖分优化准则;（2）悬三角形问题;（3）投影多值问题。通过研究分析三维折剖面的数据组织以及几何特点,提出了折剖面“展开”剖分方法,即将三维折剖面的三角剖分转化为二维平剖面的剖分。该方法具有点之间的水平距离以及原剖面数据拓扑关系不变的优点,很好地解决了折剖面投影三角剖分的不足。     

基于Delaunay四面体剖分的网格分割算法

为了构建有意义曲面分片,提出一种基于Delaunay四面体剖分的网格分割算法.首先根据Delaunay四面体剖分得到多边形网格内部的四面体,求出每个面上反映网格内部信息的Delaunay体距离;然后对Delaunay体距离进行平滑处理,再对网格上面的Delaunay体距离进行聚类,用高斯混合模型对Delaunay体距离作柱状图的拟合,利用期望最大化算法来快速求得拟合结果;最后结合图切分技术,同时考虑聚类的结果、分割区域的边界平滑和视觉认知中的最小规则,得到最终的网格分割结果.实验结果表明,采用文中算法可以有效地实现有意义的网格分割.     

结合Delaunay 三角面分离法与搜索球策略的三维曲面重建算法

基于曲面重建在计算机图形学、三维GIS、逆向工程等领域有重要应用,结合区 域生长法与Delaunay 三角剖分的优势,提出了一种新的散乱点云曲面重建算法。首先根据曲面 中轴性质提出了分离角定义并推导了相关结论,利用局部Delaunay 三角形分离角性质抽取大量 位于模型表面三角形,从而构建种子三角网增加初始区域的生长面积其次运用自适应搜索球法 加快邻域三角形搜索并识别曲面边界。对比传统的基于Delaunay 法和传统区域生长法,该方法 只需要一次三角剖分,无需极点与法向量计算,重建速度快,具有Delaunay 三角网格的优良结 构特性,孔洞数量少,重建出的三维模型几何信息与拓扑关系准确。实验表明,结合Delaunay 三角剖分与区域生长法重构有向的流形三角网格模型,能够提高三维模型的重建效果与速度, 有效地自动识别曲面边界。     

三维不规则三角网格的精确裁剪算法

给出了一种基于约束Delaunay三角剖分的三维不规则三角网格的精确裁剪算法。算法结合TIN数据的生成特点,首先将TIN投影到二维平面,然后利用约束Delaunay三角剖分把裁剪多边形的每条边嵌入三角网中,再利用边-三角形的拓扑关系删除裁剪多边形外部多余三角形,最后利用边-点的拓扑关系对裁剪多边形顶点高程进行插值,使生成裁剪后的TIN模型。对不同复杂程度的三维TIN模型进行裁剪实验,发现二维投影策略极大地提高了三维TIN裁剪效率。算法的程序实现简单,且符合工程需求。     

基于Delaunay与多边形三角剖分的印鉴识别算法

研究印鉴图像姿势纠正及印鉴匹配处理问题.在研究Delaunay三角剖分方法与多边形三角剖分方法的基础上,提出一种基于DT网格的印鉴识别方法.该方法通过对两种细节点(基于线条的细节点和基于多边形的细节点)的拓扑结构进行DT三角划分.用Delaunay三角剖分方法对基于线条的细节点集进行三角剖分,对基于多边形的细节点直接进行多边形三角剖分.通过对两种细节点的拓扑结构进行三角划分,把空间上位置相近的细节点按照三角剖分的规则相连,得到DT三角形网格.然后基于该网格寻找若干参考点对,并根据获得的参考点对将两幅印鉴图像进行姿势调整.实验结果表明该方法可以获得较多的参考点,确保印鉴旋转、印鉴平移等参数计算结果的准确性,有效提高最终的识别效果.     

基于TIN的三维地质建模研究

将三维地质建模技术用于地质分析,提出一种基于TIN的建模方法。采用带断层约束的三角剖分算法,实现海量数据Delaunay三角剖分,建立地质层面模型,以地层和断层为约束,根据层序地层学原理,按层序网格表征方式细分地层,建立层序模型,并在结构模型的基础上,使用距离加权反比法估算网格结点的属性,建立地质体属性模型。     

一个利用法矢的散乱点三角剖分算法

曲面上散乱点的三角剖分在曲面重建中发挥着重要作用,借助于曲面上的法矢信息和三维Delaunay三角剖分算法,该文给出了一种新的散乱点三角剖分算法,输入一组散乱点以及所在曲面S在这些散乱点处的一致定向的法矢信息,该算法将产生一张插值散乱点的三角网格曲面M,并且曲面M可以近似地看成是曲面S的三角剖分,算法的主要步骤分为两步：首先通过曲面S的一致定向的法矢信息,在曲面S的同一侧添加辅助点,利用这些辅助点来剔除Delaunay三角剖分中产生的不需要的三角片;然后将剩余的三角片连接成一张完整的网格曲面,与基于中轴的三角剖分算法相比,该文算法需要更少和更简单的计算,与局部三角剖分算法相比,该文算法可以更有效地避免重建后的曲面产生自交,该文的算法可用于任意拓扑的光滑曲面重建。     

通用点线面集Delaunay三角剖分与动态编辑

总结并提出了一种通用点线面集Delaunay三角剖分与动态编辑的统一算法。可以实现离散点的Delaunay三角剖分,约束线、面的Delaunay三角剖分,任意多边形内带特征约束(包括点、线、面)的三角剖分,一般Delaunay三角剖分的外边界都是其离散点集的凸包,且内岛屿一般没有挖掉,本算法实现了Delaunay三角剖分时内、外边界的保界处理。     

基于空间八叉剖分的面聚类网格简化算法

给出了一种新的快速面聚类网格简化方法,采用空间八叉剖分方法建立空间八叉树,把三维物体的三角网格进行预分类,对同一子空间内的三角面片进行面聚类、区域划分,然后进行特征点特征边提取、受限剖分、网格简化,最终实现简化速度的整体提高.     

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。     

一种基于映射法的散乱点云Delaunay三角剖分算法

针对直接在三维空间构建海量点云的Delaunay三角网格效率低下,提出一种新的基于映射法的Delau-nay三角网格构建算法.首先提出一种基于区域增长法的点云分片方法,能够保证对分片后的点云数据进行映射而不产生重叠;然后保持空间点云之间的距离特性,将三维点云映射到二维平面;在二维平面内进行Delaunay三角剖分,再将结果返回到三维空间内.实验结果表明,算法能够构建质量较好的三角网格.由于该算法将点云的三角剖分转换到低维空间,通过实验结果对比本算法与其他算法效果,证明该方法能够更快地完成重构.     

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。     

基于Delaunay三角网的任意多边形三角剖分算法研究

文章通过分析现有多边形三角剖分算法,给出一种基于Delaunay三角网的任意复杂多边形三角剖分的改进算法。算法首先忽略多边形顶点与边线间的逻辑关系,将其看做散乱顶点的集合,然后采用Delaunay三角化方法对点集进行合理剖分,再依据多边形顶点及边线间的逻辑关系,逐一将那些不合理的三角网剔除,最终重新组合出符合要求的三角网格。     

二维几何特征自适应有限元网格生成(一)--几何特征识别

发现二维形体边界均匀离散点集Delaunay三角剖分所具有的4个性质．根据这4个性质所描述的Delaunay三角剖分和形体几何特征之间的关系提出几何特征自动识别方法,并建立网格自适应机制,实现三维形体几何特征和部分力学特性自适应有限元网格自动生成．     

基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法研究

针对现有岩层面三维建模方法未系统考虑含断层、陷落柱等地质条件的复杂岩层面三维模型构建的问题,通过定义投影度和投影单元,给出了不同地质条件下岩层面水平投影单元特征,同时提出一种基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法。先划分岩层面水平投影单元和空间插值单元,将水平投影单元边界、空间插值单元边界、岩层面控制点和控制线作为约束条件,对实投影单元进行约束Delaunay三角剖分;然后分别求解各个空间插值单元内三角网顶点对应的岩层面空间插值点,并应用计算机三维图形技术绘制岩层面三维图形。实例分析结果表明,通过划分水平投影单元和空间插值单元,可将复杂岩层面分解为多个一般岩层面,从而降低其三维建模难度;合理进行约束Delaunay三角剖分和空间插值,可有效构建复杂岩层面的三维模型。     

基于KD树和CDT的露天矿三维建模

为了实现露天矿坑快速而准确的三维建模,以露天矿坑坡顶线、坡底线、道路边界线以及线上的点作为约束边线和离散点来进行约束Delaunay三角剖分(CDT)建立露天矿坑模型.对于各个离散点,利用KD树进行组织和索引,从而快速地确定各个离散点间的拓扑关系,对CDT后的三角网格进行局部修正,从而使露天矿坑模型更加准确美观.该方法成功在蓝光平台上实现,实验结果表明:利用该方法可以快速、准确地实现露天矿坑的三维建模.总之,这种建模方式更加方便、快捷,有利于离散点的动态增删和离散点与约束边间关系的处理.