三角网格模型体素特征分割

针对现有机械制造领域网格模型分割结果缺少工程含义的现状,提出了一种三角网格模型体素特征分割方法。首先在对三角网格模型分割的基础上,对由网格分割得到的每个子网格进行曲面类型识别,然后在基本体素及典型结构显著特征表示的基础上,把识别出的曲面集合与基本体素及典型结构进行匹配,从而将分割结果分类为自由曲面、基本体素和复杂体素,实现具有工程含义的体素特征分割。该方法可以降低模型重构的难度,加快模型重构的速度。     

三角网格模型骨架提取算法

骨架图能够直观表达三维模型几何形状,很好地反映模型的拓扑特征,在工业机器人抓取、特征识别等领域有着广泛的应用。针对三角网格表达的工业零件给出一种骨架提取算法,该算法采用Reeb图对三角网格进行骨架的抽取运算。首先读取三角网格文件,并对复杂的三角网格进行简化处理,然后遍历所有的三角网格,采用Dijkstra算法抽取基本点集,根据定义的连续函数计算每个顶点的函数值,最后根据函数值得出模型的基本骨架。实验表明,该算法具有良好的计算效果和效率,提取出的骨架图较好地保存了三维模型拓扑结构和姿态,可作为后续研究三维模型搜索的特征描述符。     

基于数字距离变换的3D模型骨架提取算法

在获得三维模型体素表示的基础上 ,通过比较模型体素及其 2 6连通域体素到模型轮廓的最小欧式距离 ,提出了一种利用骨架体素 2 6连通域的对称性进行三维模型骨架体素提取的算法 整个算法只需遍历一次体数据集即可自动完成模型骨架的提取过程 .实验表明 ,该算法具有较高的效率和精度 .     

一种刻线浮雕生成算法

刻线浮雕是一类将特征线条雕刻在基面上的浅浮雕,在产品铭牌、包装品、建筑装饰等领域有广泛应用.以物体的三维几何模型为输入,提出一种刻线浮雕的生成算法.首先提取三维模型在给定视线方向上可见部分和不可见部分交界处的轮廓点;然后计算各点与视线方向相关的曲率值大小,并通过阈值设定对模型上的可用于浮雕效果的凹陷部分的特征点集进行提取;将膨胀和腐蚀这两种形态学操作运用在三角网格上,实现特征点集的优化,并对已有的腐蚀操作结构进行改进,避免孔洞的产生;最后给定特征点集的雕刻深度,就可获得刻线浮雕效果.实例证明,本文算法生成的浮雕具有很好的视觉效果.     

三维地质界面网格模型构建算法研究

三维地质模型主要包含地质构造模型和地质属性模型。提出一种局部映射-边界控制的曲面三角化网格模型构建算法,与映射法相比,减少三维空间点映射到二维平面的计算过程,避免因多点到一点的映射关系而生成错误的三角化网格模型。基于地质测量数据特点,原始地质数据经处理后采用点集合形式表示,基于点集数据构建三维三角化网格模型,模拟地质界面的展布形态,控制三角网格质量。采用两种网格边界控制方法,在有边界约束数据和无边界约束数据条件下均能自动更新地质界面三角化网格模型边界。基于断层点数据集测试并展示算法构建的三维三角化网格模型可视化效果,通过断层面三角化网格模型能够反映断层面之间空间位置关系。     

智能配镜三维特征参数提取方法研究

摘 要：针对智能配镜中三维面部特征点提取算法复杂度较高的问题,提出一种将三维点 云转换为映射图像定位特征点的方法。采用 Voronoi 方法计算面部三角网格各顶点处的高斯曲 率、平均曲率。选取鼻尖、眼角等曲率特征明显的区域估计面部点云姿态。根据曲率旋转不变 性,使用初选的点云方向向量简化旋转矩阵的计算,使面部点云正面朝向视点。将点云映射转 换为图像,三维网格模型中三角面片一对一映射到图像中的三角形。搭建卷积神经网络,使用 Texas 3DFRD 数据集进行模型训练。进行人脸对齐,预测所得各面部特征点分别限制在图像某 三角形中。根据图像中三角形映射查找三维网格模型中对应三角面片,通过三角面片顶点坐标 计算配镜所需的面部特征点位置坐标,实现配镜特征参数的提取。     

基于轮廓线的三维网格曲面绘制

在融合了交互式轮廓绘制与网格造型技术的基础上,提出了一种快速三维网格曲面建模方法.根据绘制轮廓线的特征点分布,进行约束化三角网格剖分,提取二维轮廓线的骨架;选取骨架点和采样点投影到三维空间椭球曲面,并引入二面角原则,优化了空间离散数据点的三角化算法;最后缝合骨架点,获得三维网格曲面表示.实验结果表明了该算法的直观性、高效性.     

一种基于三角网格模型的空洞填补方法

为解决三角网格模型的空洞填补问题,提出一种识别、提取、分离空洞边缘的方法流程,并且利用一种改进的三维多边形三角化算法进行空洞填补。首先,根据网格模型空洞边缘的固有性质,对网格模型的边界边进行提取;然后,对提取的边界边集合进行包括孤立点、非封闭边等异常值的消除;再利用空洞边缘封闭的性质单独分离每个空洞边缘;最后,利用一种改进的三维多边形三角化算法对每个分离出来的空洞边缘进行填补。与通常的空洞填补算法相比,所提出的方法具有更好的鲁棒性,能够处理更复杂更大的空洞边缘和三角网格模型,并且能够最大限度地保持原型,同时对空洞有较平滑的填补效果,在恢复医学三维模型以及数字三维扫描模型的完整性中有很好的应用。     

基于结构光的三维点云重建方法研究*

结构光三维成像是近年来三维成像领域的研究热点之一。整体设计及实现了条纹结构光三维重构系统,并重点研究了点云生成三角网格方法。该系统使用整体阈值与局部滑动阈值相结合的方法提取到条纹中心特征点,以像素索引值为中间媒介进行编码值插值计算,并利用像素索引值为媒介对点云进行三角网格化处理。利用像素索引值的方法简化了点云插值和点云生成三角网格的处理过程,并且能够精确得到每个点上的颜色值并进行颜色渲染。最后利用提出的方法对石膏模型和实际人脸面部进行了三维测量和重建,并分析了该方法测量的精度。结果表明提出的方法达到了实验精度的要求并取得了非常好的三维重构效果。     

一种改进的基于特征点求解的骨架提取算法

基于特征点求解和Reeb图思想,实现了一种新的骨架提取算法。首先求取模型特征点集,以特征点为计算依据,根据三角网格中每个顶点与特征点的不同对应关系得到网格分支点,聚合成一系列骨架点,依据骨架点携带的拓扑信息,连接拓扑相邻的骨架点得到模型骨架。采用了改进的特征点提取算法,其时间复杂度由O（n^3）提高到了O（n^2log（n））,实验表明算法能够快速提取骨架,针对一般模型的骨架提取效果令人满意。     

基于动态空间索引结构的三角网格模型布尔运算

针对目前三角网格模型布尔运算运行效率低的问题,提出了一种三角网格模型的动态空间索引结构,基于该结构可快速定位2个网格模型之间的相交区域,求解其交线;进而沿交线将每一三角网格模型分割成2个子网格模型,通过子网格模型的不同拼接生成三角网格模型的布尔运算结果.实例结果证明,该算法可准确地求解交线数据,有效地提高三角网格模型的布尔运算效率,并适用于各种复杂型面三角网格模型.     

散乱点云的三角网格重构

基于增量扩散法的思想,提出并实现了一个散乱点云的三角网格重构算法,算法首先利用体素网格的散列表对散乱点进行组织,然后在确定了初始种子三角形的基础上,基于活动边扩展规则构造新的三角形,使网格不断向周围扩展直到活动边表空为止,最后算法合并棱边并计算每个三角形的顶点法矢,最终构造出散乱点云的三角网格。     

综合曲率约束的在线网格模型分割方法研究

针对现有三角网格模型块分割方法普遍存在计算复杂度高,无法体现工程意义,综合效果不理想,不满足Web环境下高效快速分割等问题,提出一种面向Web环境的简单高效的三角网格模型分割方法。根据高斯曲率和平均曲率特性划分出网格模型的凹区域,在凹区域中依据最小负曲率阈值提取凹特征区域,结合区域中心特征线提取方法以及边界线闭合和优化算法构造出闭合分割线,通过分割线将三角网格模型分割成有意义的分块。依托开源数字几何处理软件MeshLabJS,运用WebGL的几何处理及图形渲染功能,在普林斯顿标准数据集和COSEG形状数据集上进行算法测试,验证所提方法能够在Web环境下快速、高效、有意义地分割三维模型。     

On marching cubes

A characterization and classification of the isosurfaces of trilinear functions is presented. Based upon these results, a new algorithm for computing a triangular mesh approximation to isosurfaces for data given on a 3D rectilinear grid is presented. The original marching cubes algorithm is based upon linear interpolation along edges of the voxels. The asymptotic decider method is based upon bilinear interpolation on faces of the voxels. The algorithm of this paper carries this theme forward to using trilinear interpolation on the interior of voxels. The algorithm described here will produce a triangular mesh surface approximation to an isosurface which preserves the same connectivity/separation of vertices as given by the isosurface of trilinear interpolation.     

残缺网格模型的快速B样条曲面重建

针对残缺的三角网格模型,提出一种将网格模型的散乱数据点转化为有序阵列点再进行B样条曲面快速重建的算法.首先确定最小二乘平面上的一个矩形参数域,再构造出一个平面阵列点列,并部分映射到三维网格上;然后利用空间阵列点的邻域信息估计4个角点的空间坐标,并构造径向基函数曲面,用于补充空间阵列点列中残缺的数据;最后利用有序点列拟合的高效性构造B样条曲面.实验结果表明:该算法速度快、拟合精度高、鲁棒性强,重建的曲面具有良好的光顺性和可延伸性,适用于逆向工程中对经过数据分割后的网格模型的自由曲面重建.     

结合体元数据结构的机载LIDAR建筑物检测

目的 目前,点云、栅格格网及不规则三角网等建筑物检测中常用的离散机载激光雷达（LIDAR）点云数据表达方式存在模型表达复杂、算法开发困难、结果表达不准确及难以表达多返回数据等缺点。为此,针对LIDAR点云体元结构模型构建及在此基础上的建筑物检测展开研究,提出一种基于体元的建筑物检测算法。方法 首先将点云数据规则化为二值（即1、0值,分别表示体元中是否包含有激光点）3D体元结构。然后利用3D滤波算法将上述体元结构中表征数据点的体元分类为地面和非地面体元。最后,依据建筑物边缘的接近直线、跳变特性从非地面体元中搜寻建筑物边缘作为种子体元进而标记与其3D连通的非地面体元集合为建筑物体元。结果 实验基于ISPRS（international society for photogrammetry and remote sensing）提供的包含了不同的建筑物类型的城区LIDAR点云数据测试了"邻域尺度"参数的敏感性及提出算法的精度。定量评价的结果表明：56邻域为最佳邻域尺度;建筑物的检测质量可达到95%以上——平均完整度可达到95.61%、平均正确率可达95.97%。定性评价的结果表明：对大型、密集、不规则形状、高低混合及其他屋顶类型比较特殊的复杂建筑物均可成功检测。结论 本文提出的建筑物检测算法采用基于体元空间邻域关系的搜索标记方式,可有效实现对各类建筑目标特别是城市建筑目标的检测,检测结果易于建模3D建筑物模型。     

一种基于带噪声的三角网格模型的光顺算法

为了去除三角网格模型中的噪声,提出了一种基于均值漂移的特征保持的网格光顺算法。该方法在对模型中的三角形的法向量进行滤波的基础上鲁棒地计算了顶点的法向量,利用均值漂移方法自适应地聚类出顶点的邻域。结合顶点间几何特征的相似性,将改进后的双边滤波算子应用于顶点的位置更新,从而完成模型的光顺。实验结果证明了网格光顺算法的有效性。利用这种网格算法,可以达到光顺带噪声的三角网格模型的目的,并在光顺的同时,有效地保持了模型中原有的特征。