新一代几何造型系统数据结构的研究与实现

本文分析了国际上最有影响的２种几何造型数据结构：翼边结构和辐射边结构，并提出了一咱新的数据结构邻维循环结构，邻维循环与辐射边结构一样，具有统一表示线框，表面和实体模型的能力，可以表示点有任意条邻边，边有任意个邻面的形体模型，在拓扑结构部分，邻维循环结构所占存储空间比辐射边结构的对应部分要小一半左右，而在各种拓扑关系的检索效率上，两者的效率相同。     

边信息传播修正的半监督维数约减方法

现有基于边信息的半监督维数约减算法大都是直接将保留边信息和数据拓扑结构的目标函数相加,因此数据拓扑结构中的错误连接不会因已知的边信息而得到修正.提出通过边信息传播及修正机制将边信息融入到数据拓扑结构图中的方法,从而在保留边信息的同时保留更为真实的数据拓扑结构信息.实验结果表明本文所提出的算法较之其它算法,对数据降维后用于分类时可取得较高的准确率,且算法对创建的KNN图中的参数K最具鲁棒性.     

采用半边编码的三角网格拓扑数据结构

为了更紧凑地表示三角网格的几何和拓扑信息,充分利用三角网格中的面、顶点和半边之间的语义关系和隐含信息,提出一个采用半边编码的三角网格拓扑数据结构.首先建立以顶点序列表示的三角面对象,并存放在动态数组中;将半边表示为所属三角面在数组中的下标和顶点连线顺序隐式关系的二元组,并且编码为一个无符号长整型数;在顶点对象中设置外出半边属性,在三角面对象中设置相邻面的3个反向半边属性;通过对设置的半边信息进行解码,实现拓扑信息查询.基于该数据结构开展了STL三角网格数据的拓扑重建实验,在对内存空间需求、重建效率和拓扑信息处理能力等方面,与目前广泛使用的半边数据结构进行了比较,表明需求内存空间大为减少.     

全自动的基于MPEG-4的任意拓扑结构人脸动画

构造任意拓扑结构人脸网格的人脸动画定义表是基于MPEG-4的任意拓扑结构人脸动画系统的关键．通过搜索三维模型的二维纹理图像特征，提出一种自动地在任意拓扑结构三维人脸模型上定位特征点的方法．通过利用任意拓扑结构人脸模型上的三维特征点变形标准人脸模型，并根据标准人脸模型的动画定义表，实现了自动、准确地构造任意拓扑结构人脸模型动画定义表的方法．给定一个任意拓扑结构三维人脸模型，通过文中方法可以全自动地驱动所给人脸模型做动画．     

一种新的自适应多分辨率细分曲面的表示法*

针对已有自适应细分方法中存在的问题,提出了一种新的自适应多分辨率细分曲面的表示方法。该方法结合拓扑细分的特点,运用二维组合映射对半边数据结构进行形式化定义,并引出超映射的概念。在超映射这个通用的理论框架中引出了半边结构在多分辨率上的扩展,并对其在自适应细分方法中的应用进行了讨论。结果表明这种结构具有普适性,支持多种细分方法,允许在网格的任何多分辨率层次上及时有效地导航,并且在自适应细分过程中避免了拓扑裂缝的产生。     

多边形叠置分析算法研究

在二维GIS系统中经常需要对图层中的多边形进行叠置分析,为了有效地分析不同系统提供的多边形图层数据,论文研究了地理信息系统中表示多边形图层的两种数据结构——简单数据结构和拓扑数据结构,以及分别适用于这两种情况的多边形叠置算法。拓扑数据结构下的算法现在已经很成熟,论文重点介绍简单数据结构情况下的算法。     

几何造型中的数据结构

几何造型的效率在很大程度上取决于相应系统数据结构的设计和实现。本文归纳了国内外常用几何造型系统中采用的数据结构;分析了点、边、面三种基本拓扑元素对应的九种存取形式在数据结构上的复杂性;并就对称数据结构和翼边数据结构进行了比较。     

保持拓扑和尖角特征的网格简化算法

提出了一种有效的保持拓扑和尖角特征的网格简化算法。由于曲率刻画了模型的尖角特征，该文利用顶点曲率的高斯加权函数对经典边折叠算法的二次误差测度矩阵进行了修正，增强了尖角点对新点位置的影响。鉴于网格的拓扑保持具有重要的工程应用，论述了网格简化中各种可能的拓扑错误，并给出了相应的解决措施。平衡二叉树和半边匹配数据结构的引入，提高了拓扑信息重建的速度。最后，几个网格简化实例显示了该文算法的有效性。     

多分辨率几何造型系统设计与实现

将小波分析、细分造型、网格化简等多分辨率造型技术与基于NURBS的造型技术相结合,独立开发了多分辨率几何造型系统.给出了改进的辐射边拓扑数据结构,统一表示线性网格曲面和参数曲面以及流形和非流形形体.依据STEP标准定义了几何元素类型,基于UML描述了类结构定义.最后介绍了系统功能模块并给出了运行实例.     

基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法

为进一步提高3D打印切片效率，该文提出一种基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法。读取STL文件信息，确定模型坐标高度范围；依据高度信息和层切厚度确定每个切片层的高度；对三角形面片按高度进行排序。设计构造一种新型的简易半边数据结构，利用该数据结构对排好序的三角形在每个切片层分组建立并动态维护局部拓扑结构，通过拓扑结构快速得到切片轮廓。此方法不需要建立全局拓扑结构，并缩短了建立分组拓扑结构的时间，实验证明提高了切片的速度和效率。