基于AVL树的STL模型快速拓扑重建算法

STL数据格式是目前广泛应用于CAD系统中进行数据交换的标准格式之一。使用三角面片表示实体表面信息。但STL数据格式具有数据冗余和缺乏拓扑信息的缺点,针对这一问题,本文采用半边数据结构,提出一种基于辅助AVL树的STL模型快速拓扑重建算法,能快速有效地去除冗余顶点及实现半边合并。     

基于STL文件格式的实体分割及缺陷修复方法研究

提出了一种基于STL文件格式的实体直接分割法。介绍了基于STL文件的数据结构进行实体分割及其相关处理的原理,从而将一个件分成2个或多个独立完整的件。设计了直接分割算法,对分割后产生的缺陷主要是法向量的问题作了相应的处理,并用VC＋＋程序进行了实现,该算法提高了快速成型系统对大尺寸零件的制造能力。     

STL面片邻接拓扑关系重构及其应用

STL文件描述的是一种离散的实体表面三角面片模型,在实际处理中一般需要重新构造其邻接拓扑关系(包括面片的邻接面、顶点的邻接面、邻接顶点等关系）。而剔除STL面片数据中的冗余顶点是重构的关键,该算法已经成功应用于三维真实感注塑模流动模拟软件的3D图形处理。     

STL错误的手工修复方法研究

STL文件的错误会给后续处理带来很多不便。目前的自动修复算法和程序都只能修复部分简单的错误,无法满足实际的需要。对于含有复杂错误或有特殊处理要求的文件,仍需要通过用户交互来进行手工修复。文章在检查文件错误的基础上,提出了STL错误的手工修复方法,并开发了相应软件,通过实例验证了手工修复的必要性和有效性。     

STL文件的错误检测与修复算法研究

STL文件是CAD系统与快速原型系统之间进行数据交换的准标准格式，由于种种原因，在创建STL文件时会产生许多错误，如果这些错误不加以处理的话、会影响到后面的数据处理和加工。文中提出一种STL文件的检测和修复算法。该算法通过建立点对象，边对象和三角面对象的数据结构，能够十分有效地检测和修复STL文件中的错误。     

基于STL文件的曲面网格重建算法

利用STL文件的数据相关性以及平衡二叉(AVL)树的数据搜索效率仅与树的高度相关的特性,提出一种高效的三角形曲面网格模型重建算法。该算法可以解决STL文件存在大量的冗余、使用效率不高等问题。实验结果证明,与基于AVL树的顶点快速聚合算法相比,该算法的重建效率更高。     

基于数据相关性的STL曲面网格快速重建算法

通过分析大量STL文件中的三角形单元数据,发现文件中顺序相邻的2个独立的三角形网格单元至少共一个顶点的概率大约是0.84～0.99,共2个顶点的概率大约是0.67～0.75,表明相邻网格单元数据存在强相关性以及大量的冗余信息.利用这种数据相关性,从概率的角度给出了一条检查冗余点的有效途径,进而得到一种快速的STL三角形曲面网格重建算法.新的曲面网格数据文件存储容量为原来的25%左右,有效地去除了冗余数据.实验结果表明了该算法的高效性及鲁棒性.     

基于2维流形的STL曲面网格重建算法

STL（stereo lithography）作为3D扫描数据和快速原型制造事实上的标准,其广泛应用于娱乐、制造业和Internet等领域.但随着3D模型越来越复杂,数据量越来越庞大,从STL文件难以快速获得完整拓扑关系以及其存在大量冗余信息的缺点,制约着STL网格模型的进一步优化处理与应用.为此,需要针对STL网格模型进行网格重建.本文针对2维流形的STL三角形曲面网格模型,提出了一种快速的网格重建方法.主要利用删除在重建过程中达到饱和的顶点,以便减少需要比对的顶点数,并结合STL文件数据的相关性来提高顶点搜索与比较的效率.对于非封闭的曲面网格,本文算法在提高曲面网格重建效率的同时,还能有效地提取曲面网格模型的边界信息.另外,重建的曲面网格数据文件大大地减少了存储空间,有效地去除了冗余数据.实验结果表明本文算法的高效性及鲁棒性.     

基于半边结构的STL文件快速拓扑算法

针对三维模型转换为STL文件后会丢失三角面间的拓扑关系,在对STL格式文件进行读取和分析时,提出了一种基于半边结构和哈希表的快速拓扑重构算法。在读取数据过程中,通过哈希表建立无重复位置信息的点表,并在其中维护一个未添加邻接面的半边集合。依据该集合和拓扑算法完善面的拓扑关系,实现在读取数据的过程中快速建立面的拓扑关系。     

基于STL文件的快速成型分层算法与毗邻拓扑信息的快速提取

该文研究了实时的快速成型的分层算法,即从CAD模型转换成STL文件后,实时快速求出该模型与水平截面的轮廓线交线,为此,该文提出并建立了三角形网格的毗邻关系索引表,并构造相应的数据结构来表达STL文件的散乱三角形集合中的毗邻拓扑联系,而为了快速建立这种毗邻关系,该文进一步提出建立两套三角形网格的分组表,来缩小三角形网格的毗邻查找范围,为快速确定三角形网格的毗邻关系奠定基础。该文同时分析了该算法的时间与空间复杂度。计算实践表明,基于该文提出的毗邻关系索引表的分层算法能满足快速成型的实时要求。     

STL数据检验和修复

STL数据文件是快速成型最常用的数据交换文件,STL数据的错误将影响快速成型预处理的进行.本文提出一种STL数据检验和修复算法,它通过对STL数据建立拓扑关系,依据棱与面的关联度快速捕获STL数据的错误.针对不同的STL数据错误采用相应的算法,对STL数据进行有效的修复.     

STL模型切片轮廓数据的修正与优化

STL文件因其简单和通用性好,一直作为快速成型领域的准标准。但是由于其本身的缺陷,造成切片之后的轮廓信息数据有大量的冗余数据甚至错误。该文针对切片轮廓的不封闭,给出了有效的修正算法;通过对轮廓信息中冗余数据的分析,提出了一种冗余数据的滤除算法。该算法高效简单,提高了后续的数据处理的效率和成型件的加工质量,改善了零件成型的加工性能。     

基于三角片拼合的STL网格模型重建算法

采用三角片拼合的方法递增建立网格模型,新增三角片被归纳为5种类型.首先通过半边匹配确定新增三角片的类型;然后针对每一种类型使用不同的方法去除冗余顶点,并同时建立拓扑关系;最后通过顶点数组紧缩消除顶点空隙,将半边hash表转化为半边数组,完成网格模型的重建.该模型为改进的半边结构,具有完整的形状和拓扑信息,可以表示非流形边,是法矢调整、网格分块等后续处理的理想起点.实验结果表明,文中算法高效、鲁棒、可扩展.     

STL模型分割截面的三角剖分算法

针对分割STL模型时需要对分割截而进行三角剖分的问题,提出STL模型分割截面的Delauay三角剖分算法,将截面轮廓围成区域分成一个或多个区域单元,分别进行Delaunay三角剖分,并按STL模型标准拾取三角形,文中算法不用对分割截面轮廓进行复杂的凸划分和多轮廓的单轮廓化处理,提高了STL模型分割截面的三角剖分效率,尤其适合对具有复杂型腔的STL模型的截面进行三角剖分,应用实例表明：文中算法是正确有效的,具有实用价值。     

STL模型自动镂空的算法与应用

结合体素法无干涉性、偏移法计算量小的优点,提出一种改进的STL模型镂空算法.该算法改进了体素的表达方式,加快了体素的剔除速度,增加了对镂空内腔切片的光顺化处理,能够对任意复杂形状的模型进行正确、快速的镂空.该算法已经成功地应用于快速成形领域,节约了大量昂贵的快速成形原材料、提高了加工速度.     

STL文件错误的修复算法研究

为了修复使用STL文件时产生的一些错误,首先根据错误的特点进行分类,以边的检查作为STL文件错误检查的基础,通过建立错误面片、边和顶点数组来实现错误记录,采用错误描述图来构造错误元素的拓扑关系．考虑到不同错误的特点,建立了合并顶点→空洞修复→裂缝修复→删除多余→重叠修复→错误刷新的基本修复步骤．开发了专用的STL文件修复工具,并通过实例验证了该算法．     

STL数据快速拓扑重建关键算法

在反求工程中,散乱数据点云的曲面重构常采用三角网格模型,建立三角网格之间拓扑关系的速度是影响曲面重建效率的关键因素之一．本文提出了基于V—F结构的平衡二叉树（AVL）顶点聚合算法,简化数据文件的存储容量至原来的18％～25％,并有效地去除了大量冗余数据点;采用虚AVL的快速邻边搜索优化算法,实现了相邻半边的快速搜索,高效地构建半边拓扑结构,最后通过各种零件重建速度的比较说明本文方法是高效的、可扩展的．     

对STL模型的交互选择功能的实现

针对快速成型中STL模型的特点,利用OpenGL提供的选择机制,通过计算STL模型在经过比例、平移、旋转等显示变换后显示模型的顶点坐标与鼠标位置的映射坐标,实现了在STL显示模型上面片的准确选择,并在此基础上实现了在STL显示模型上顶点、边的任意选择。