基于三视图的实体重建技术研究

基于三视图的三维实体重建技术是根据已有二维视图中的几何信息和拓扑信息,生成相应的三维实体模型.以AutoCAD绘制的三视图及DXF格式的文件信息为基础,提出并实现了一种由三视图重建三维实体的算法.通过对三视图的规则处理,由计算机自动实现实体重建,对三视图分别进行平移、旋转、拉伸操作,然后作相应的布尔运算即可反求出该视图...     

基于几何造型的有限元前处理技术

本文在综述了有限元网格生成技术的基础上,着重介绍一个基于几何造型系统的有限元分析的前处理系统。这个系统作为几何造型系统与有限元分析程序之间的接口,主要功能是对几何造型系统的二维任意形体进行有限元网格的划分,并能够进行局部加密,自动节点编号,交互划分定义单元组,定义单元节点信息、载荷信息、边界条件等,最终生成有限元分析程序所需的输入文件。同时,还能够处理平移扫描体和旋转扫描体等二维半形体。本文主要算法可以推广到三维形体的网格生成,实现对更广泛的三维结构的有限元网格生成。     

基于投影特征识别的斜截切二次曲面重建算法

平面与二次曲面的截切组合是机械零件常用的设计手段.在分析斜截切二次曲面在三视图中的投影特性的基础上,提出识别和重建这类曲面的算法.首先根据曲面的投影特性在三视图中检索斜截切曲面的投影痕迹;然后以其作为引导,初步判定曲面类型,深度优先搜索进一步识别斜截切二次曲面;再根据投影边的二维信息计算未截切曲面的几何参数,并通过未截切曲面与截平面求交获取截切曲线;最后构造斜截切曲面的拓扑结构,生成三维曲面.该算法可以识别和重建空间任意位置的斜截切二次曲面,拓展了重建算法的形体覆盖域.文中算法目前已运用到形体重建原型系统中,实验结果证明了其有效性.     

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．     

基于单幅图像的三维对称自由形体重建

为了方便快捷地重建出输入图像中的物体,基于单幅图像,提出一种利用二维手绘线画图重建生成三维对称自由形体的方法.在以单幅图像为背景的画布上,用户首先根据图像中的物体位置为待重建模型指定一个对称面;然后为确定了对称面的物体绘制出其各个子部分的手绘线条,每个子部分通常由4条手绘曲线表示,即1对对称曲线和1对非对称的一般曲线,对称曲线的深度坐标信息可以利用物体对称面信息进行计算,一般曲线的深度坐标信息则可以由同一子部分的三维对称构造曲线计算得到;利用恢复了深度信息的三维构造曲线,自由形体的每个部分可以分别由1对对称构造曲线和1对非对称构造曲线利用旋转混合方法生成其参数曲面,并离散化为三角网格表示;根据输入图像中物体的纹理信息进一步合成自由形体每一部分的表面纹理,最终得到三维物体.实验结果表明,该方法得到的三维自由形体具有较强的真实感.     

基于二维点云图的三维人体建模方法

近年来基于二维图像的三维建模方法取得了快速发展,但就人体建模而言,由于摄像头采集到的二维人体图像包含衣物、发丝等大量的纹理信息,而像虚拟试衣等相关应用需要将人体表面的衣物褶皱等纹理信息去除,同时考虑到裸体数据采集侵犯了用户的隐私,因此提出一种基于二维点云图像到三维人体模型的新型建模方法。与摄像机等辅助设备进行二维图片数据集的采集不同,该算法的输入是由三维人体点云模型以顶点模式绘制的二维点云渲染图。主要工作是建立一个由二维点云图和相应的人体黑白二值图构成的数据集,并训练一个由前者生成后者的生成对抗网络模型。该模型将二维点云图转化为相应的黑白二值图。将该二值图输入一个训练好的卷积神经网络,用于评估二维图像到三维人体模型构建的效果。考虑到由不完整三维点云数据重建完整的三维人体网格模型是一个具有挑战性的问题,因此通过模拟二维点云的破损和残缺状态,使得算法能够处理不完整的二维点云图。大量的实验结果表明,该方法重建出的三维人体模型能够有效实现视觉上的真实感,为了对重建后的精度进行定量的分析,选取了人体特征中具有代表性的腰围特征作为误差评估;为了增加三维人体模型库中人体形态的多样性,还引入一种便捷的三维人体模型数据增强技术。实验结果表明,该算法只需要输入一张二维点云图像,就能快速创建出相应的数字化人体模型。     

基于单幅图像的真实感人体动画合成

由于单幅图像缺失三维信息以及完整的纹理信息,基于单幅图像的真实感三维人体动画合成极具挑战性。针对单幅图像三维信息缺失问题,提出了一种基于SMPL参数模型的三维人体几何重建方法。该方法以单幅图像为输入,先根据输入图像人体轮廓信息变形标准的SMPL参数模型分别生成与目标轮廓一致的正反面的三维几何模型,然后利用基于B样条插值的网格拼接融合算法拼接正反面三维几何,最后为了恢复正确的手部几何,利用基于B样条插值的网格拼接融合算法,将重建后的模型上错误的手部几何用标准SMPL参数模型上正确的手部几何替换。同时,针对单幅图像中纹理缺失的问题,提出了一个称为FBN（front to back network）的对抗生成网络,用于恢复被遮挡的人体背面纹理。实验结果表明,该方法生成的具有完整纹理的人体几何能够由3D运动数据驱动运动,生成具有高度真实感的三维人体动画。     

工程三视图的三维恢复

本文在总结边界表示法（ＢＲ）的结构式立体几何表示法（ＣＳＧＲ）重建三维图形的基础上，提出了一种基于两者结合的三维重建方法。采用ＢＲ方法，把工程图纸的二维矢量化信息作为原始数据，逐步恢复三维点，三维边，面及ＣＳＧＲ意义下的基元体。采用ＣＳＧＲ方法，组合基元体，最终生成复合体，重建三维图形。算法以多面体为研究对象，在ＷＩＮＤＯＷ５３．０环境下实现。     

2D-3D转换:由二维线画图生成三维复杂零部件

在计算机辅助概念设计和计算机图形学领域,利用二维线画图输入可以方便用户有效地创建新的复杂物体。根据输入的二维特征线画图,提出了一种有效的三维重建方法来生成包含带状面、内嵌圆柱面和空心多边形面等的三维复杂零部件物体。在假设输入的二维线画图是三维待重建物体的简单平行投影的前提下,首先引进用户手绘输入二维特征线画图的若干规则,有助于实现对二维线画图的解释以及对几何物体拓扑结构的有效识别。然后,利用立方角理论精确计算复杂零部件物体各顶点的三维坐标。最后,根据二维线画图的拓扑结构信息,高效重建出复杂零部件物体,并以三角网格的形式表示。实验结果表明,该方法能够精确、高效地生成诸如机械零部件等的三维复杂形状。     

基于单视频图像序列的人体三维姿态重建

提出了至少存在一个深度值已知点的约束条件下,基于单视频图像序列重建人体三维姿态的方法.利用已知间距的平面点阵来标定获得摄像机参数,在透视投影模型下,根据单视频图像序列中人体关节点的二维数据,重建其三维信息.并将人体运动序列按照运动突变点划分为若干子序列,有效消除了二义性的干扰,较为精确的实现了人体三维姿态的重建.给出了该方法的实验过程及计算结果,验证了该算法的可行性和精度.     

按自动选择正交面递归分解三视图的三维重建*

针对随着构成三视图环路数的增加,三维重建的计算时间和难度将成倍增加的问题,提出了一种通过自动选择正交面递归分解三视图的三维重建算法和实例。该算法能在构成三视图的各种图线组合中,自动选择出能简化三维重建难度的正交分解面,并用其不断地对三视图进行递归分解。该分解算法的使用将会扩大三维重建的范围和降低三维重建的时间和难度。     

Solid reconstruction from orthographic opaque views using incremental extrusion

The reconstruction of 3-D solids from 2-D projections is an important research topic in reverse engineering. The reconstruction can be grouped into two categories: single-view approach and multiple-view approach. Each approach can be classified as wireframe, BRep or CSG. However, not many CSG approaches have been reported in the literature. The methods are also restricted to uniform-thickness objects or require user interaction. The method proposed in this paper employs the CSG approach. A 3-D solid computer model is reconstructed from 2-D line drawings of six orthographic opaque views, viz. top, front, left, right, bottom and rear views. Firstly, the six views are grouped into three pairs. For each pair of views, segmented areas from one of the two views (called g-view) is incrementally extruded according to the information in the neighbouring view (called d-view). Extrusion primitive solids are generated during the incremental extrusion. All primitive solids are then unioned into an extrusion solid. Finally, all extrusion solids are intersected to give a unique 3-D solution object.     

三维实体重建时投影图数据的预处理

介绍三维实体重建过程中投影图数据的处理算法，绘制同一图层的图形时，视图分割算法添加平行于两坐标轴的辅助直线，移动辅助线使其将三视图分割开来；对基于同一坐标系的投影三视图数据，推出从设备坐标系到各视图坐标系的转换公式并为其设计了转换算法，该算法求出三视图坐标系共有的原点，再根据视图分割的结果将每一图形元素转换到新的坐标系统中；隐含点的求取算法先判断同一视图中图元间的位置关系，再求出它们之间的公共点，这些点将用于线框搜索过程中，以上算法处理的投影图点线数据分别存入点线链表中。     

Two Accelerating Techniques for 3D Reconstruction

Automatic reconstruction of 3D objects from 2D orthographic views has been a major research issue in CAD/CAM.In this paper,two acceleratin techniques to improve the efficiency of reconstruction are presented.First,some peudo elements are removed by depth and topology information as soon as the wire-frame is constructed ,which reduces the searching space.Second.the proposed algorithm does not establish all possible surfaces in the process of generating 3D faces.The surfaces and edge loops are generated by using the relationship between the boundaries of 3D faces and their projections,This avoids the growth in combinational complexity of previous methods that have to check all possible pairs of 3D candidate edges.     

从二维投影视图构造三维实体算法的效率提高途径

从二维视图构造三维实体在计算机图形学中具有重要意义。该文在通常的自底向上法进行三维重建过程中,增加了一个新的判别过程,使整个算法的时间复杂度大为降低,提高了效率。     

基于表面提取的三维重建方法

本文提出了一种人机交互重建平面立体的新方法。该方法通过从视图上直接提取三维面,并由三维面导出三维点和三维边的方法建立平面立体的边界表示模型。这种方法具有重建速度快,为三维造型提供了一个便捷的手段。     

Handling sectional views in volume-based approach to automatically construct 3D solid from 2D views

This paper presents an algorithm for solid model reconstruction from 2D sectional views based on volume-ba`sed approach. None of the existing work in automatic reconstruction from 2D orthographic views have addressed sectional views in detail. It is believed that the volume-based approach is better suited to handle different types of sectional views. The volume-based approach constructs the 3D solid by a boolean combination of elementary solids. The elementary solids are formed by sweep operation on loops identified in the input views. The only adjustment to be made for the presence of sectional views is in the identification of loops that would form the elemental solids. In the algorithm, the conventions of engineering drawing for sectional views, are used to identify the loops correctly. The algorithm is simple and intuitive in nature. Results have been obtained for full sections, offset sections and half sections. Future work will address other types of sectional views such as removed and revolved sections and broken-out sections.     

用全剖视图帮助重建三维实体算法的探索

本文提出一种算法,先把含有全剖视图的视图转化成相应子实体的视图,由此构造出三维子实体,再把三维子实体合并,提供了一种利用全剖图帮助重建三维实体的途径。并在AutoCAD平台上验证了算法的有效性。本算法主要适用于剖切平面在实体对称位置的全剖视图,对于利用其它类型的全剖图帮助三维重建的算法也做了初步探讨。     

二维视图到三维几何模型转换中的BOX显示法

提出一种从二维视图到三维几何模型转换中视图的BOX显示方法，该方法可以将分离识别后的视图自动按照视图投影的方向放置，即将单一的二维视图平面向多投影面转换，建立视图之间的投影对应关系，从而直观地表达实体的投影视图，帮助用户进行形体想象。给出了两个视图BOX显示的例子。     

基于三视图的曲面体重建技术

根据空间二次曲线的投影特征，首先利用“五点法”分两步来构造投影曲线，得到投影二次曲线的几何参数表达式，然后应用“点对应匹配法”由各视图相应的投影曲线构造空间二次曲线的坐标式参数方程，并同时构造出空间曲线边的支撑平面，从而建立与三视图相对应的曲面体线框模型，最后，提取线框模型中的面信息，并根据二流形体的性质和莫比乌斯法则（Moebius rule)以及正投影规律，对候选面进行组合判定，将实用面进行装配，得到重建结果的实体模型，这种方法将处理对象拓展到了任意投影方位下的二次曲线。