三角网格模型的基本群分割

提出一种有效的三角网格模型分割方法。用Dijkstra算法求出三角网格模型上任意给定一个基点到其余顶点的最短路径树;求出该模型对偶图的最大生成树,且对偶图的边与该最短路径树的边不相交;找出该模型上所有既不属于最短路径树也不和最大生成树相交的边,这些边分别与最短路径树组成的最短环集合就是给定基点处的基本群,沿着这些最短环就可以把网格分割成一个拓扑同胚于圆盘的区域。实验结果表明,该分割方法可以快速、有效地实现网格的分割。     

多边形网格的非流形封闭三角形网格正则化

为了提高基于网格模型的算法与应用的效率和稳定性,提出一种将任意多边形网格模型转化为正则三角网格模型的算法.首先对输入多边形网格模型中非三角形的面片进行三角剖分,然后查找并移除模型中的重合或重叠元素,再通过模型内部三角形求交对模型进行边和面的分割,从而修正模型的拓扑结构;在求交的过程中,根据边和三角形的位置关系对共面求交进行细致的分类处理,减少了求交次数,提高了算法的稳定性;最后循环搜索在网格模型中可以确定法向的种子三角形,通过拓扑结构调整与之相邻的三角形的法向,最终构成一个或多个法向确定的闭合曲面.实验结果表明,该算法能够将多边形网格转化为正则三角形网格模型.     

三角网格模型顶点法矢与离散曲率计算

给出了一种新的面积角度加权的三角网格模型顶点法矢计算公式,在此基础上对Taubin离散曲率计算方法做了改进,采用质心距离权重代替面积权重,提出了新的离散曲率计算方法。实例表明,与原有公式及方法相比,该公式与方法的计算结果更为准确。     

三角网格模型上任意两点间的近似最短路径算法研究

提出一种任意三角网格模型上两点间的近似最短路径算法．该算法首先将三角网格模型表示为带权图结构，然后用Dijkstra算法计算带权图中两顶点间的最短路径，并将其作为网格模型上该两点间最短路径的初始近似．通过不断地迭代对相关三角形边进行自适应细分，并构造每次细分后新的带权图，从而对网格模型上的两点间最短路径进行迭代逼近．该算法效率高，可以很好地控制精度，适用于大型三角网格模型两点间最短路径寻找．文中还讨论了该算法在任意三角网格模型区域划分中的应用．     

基于可变模版的三角网格拓扑压缩

针对三角网格模型的拓扑信息。提出了一种高效压缩方法.不同于以往的单纯利用算术编码或霍夫曼鳊码对遍历三角网格生成的拓扑流进行编码压缩,根据三角网格模型(特别是规则三角网格模型)的特点,自适应地提高编码过程中对当前编码字符发生的预测准确率,实现对三角网格模型的拓扑信息的高效压缩.算法首先遍历三角网格模型,得到操作符序列;然后对得到的操作符序列的每个操作符作模版可变的自适应算术编码.在编码过程中,根据当前编码字符的前一个操作符、三角网格模型的特点以及网格遍历方法为当前编码操作符计算一个模版,在这个模版中,预测准确率高的操作符用较短的二进制串表示.根据当前编码操作符的可变模版,可以得到该操作符的二进制表示,并对这个二进制表示的每个比特作自适应算术编码.该方法是针对流形三角网格模型的拓扑信息作单分辨率的基于面的无损压缩,可以得到很好的三角网格拓扑信息的压缩结果,其压缩比甚至比拓扑压缩领域压缩比方面最好的TG算法的压缩比还要好.     

基于区域分割的三角网格模型相似性比较

为了在工程应用中检索已有的三角网格模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于区域分割技术的三角网格模型相似性比较算法。依据三角网格模型的球面图像将模型分割为若干个区域;对每个分割得到的区域用一个10维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个三角网格模型的特征即可通过各分割区域所对应的10维向量组成的向量组表达;将该向量组作为三角网格模型的形状描述子,两个三角网格模型的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达。将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,通过两组节点组成的完全二分图的最优匹配进行两个形状描述子之间的相似性比较,实现两个三角网格模型之间的相似性比较。实验结果表明,该算法有效可行。     

离散三角网格模型顶点法矢量估算

提出一种新的三角网格模型顶点法矢估算方法,采用以三角网格顶点一阶邻域三角形的形状因子与顶点到三角形质心距进行综合加权的方法。同时指出：在同等三角网格曲面,随着三角网格划分精度的提升,网格顶点法矢估算精度有增大趋势;在同等网格划分精度条件下,对于平均曲率小以及平均曲率变化率小的三角网格模型,其网格顶点法矢估算精度也有增大趋势。实例计算和误差分析表明,该方法的计算结果更为精确合理。     

用户控制的纹理合成

提出一种基于用户控制的纹理合成算法．该算法适用于任意二维平面和任意拓扑的三维网格．可方便地控制纹理合成时方向和尺度的连续变化．对于任意平面区域需剖分成较均匀的三角网格，以剖分得到的二角形作为基本的合成单元来进行合成．根据用户在此三角网格上指定表示纹理方向和大小的矢量来插值生成矢量场，用以控制合成纹理的变化．该算法可以自然扩展到三维三角网格，以三角面片作为合成单元，合成后直接输出每个顶点的纹理坐标．该算法对二维和三维纹理合成给出了统一实现的框架．实验结果表明，该算法可以在任意目标区域根据用户的交互生成令人满意的纹理合成效果．     

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。     

一种基于拓扑连接图的三维模型检索方法

提出了一种基于分割技术的拓扑连接图构造方法。并用于三维模型检索．首先构造多层邻域计算用于度量每个三角片平坦度的信号值。根据这些信号值采用一种改进的分水岭方法把模型分割成不同的曲面片．然后利用这些曲面片之间的连接关系构造拓扑连接图．最后通过比较不同模型的拓扑连接图相似性来得到它们的匹配度。根据匹配度进行三维模型检索．     

CAD mesh model segmentation by clustering

CAD mesh models have been widely employed in current CAD/CAM systems, where it is quite useful to recognize the features of the CAD mesh models. The first step of feature recognition is to segment the CAD mesh model into meaningful parts. Although there are lots of mesh segmentation methods in literature, the majority of them are not suitable to CAD mesh models. In this paper, we design a mesh segmentation method based on clustering, dedicated to the CAD mesh model. Specifically, by the agglomerative clustering method, the given CAD mesh model is first clustered into the sparse and dense triangle regions. Furthermore, the sparse triangle region is separated into planar regions, cylindrical regions, and conical regions by the Gauss map of the triangular faces and Hough transformation; the dense triangle region is also segmented by the mean shift operation performed on the mean curvature field defined on the mesh faces. Lots of empirical results demonstrate the effectiveness and efficiency of the CAD mesh segmentation method in this paper.     

一种基于多区域并行的网格模型简化的两步法

针对三角形网格模型简化中保持细节特征的要求，引入了图像的区域分割原理，提出了一种基于区域生长的网格模型区域分割方法．在此基础之上，提出了一种基于多区域并行的自适应三角网格模型简化的两步法，对于不同的区域采取按照比例进行简化的并行机制．此方法的特点是保持模型细节的基础上，大大地加快了模型的简化速度．另外，还提出了一种基于多区域并行的累进网格模型的实现方法，有效地实现了保持细节特征的多分辨率模型，并实现了具有细节特征的多分辨模型间的层次过渡．经实验证明，该方法能够快速有效地对三角形网格模型进行简化，并具有保持模型的三角形网格密度分布的特点．     

图像和视频的低多边形渲染

低多边形是近来艺术设计界的热门风格。为了提高图像和视频低多边形风格化的质量,提出一种基于边缘特征和超像素分割的图像和视频低多边形渲染方法。首先提取相邻超像素的交点以及对特征边和超像素边界的差集的均匀采样点作为三角网格顶点,并执行Delaunay三角剖分来生成初始三角网格;然后采用带约束的二次误差度量方法对生成的网格进行简化,以生成最终三角网格;最后对三角网格填充颜色,得到了具有低多边形风格的图像。对于视频低多边形渲染,使用时间一致性超像素跨帧跟踪同一对象的相同部分,以建立视频帧之间的关联,降低视频渲染后的抖动。此外,采用视频分割方法分割视频中的移动对象,获得移动对象与背景之间不同密度的采样点,对移动对象进行渲染获从而得到视频的局部风格化效果。实验结果表明,所提方法能够生成具有较好视觉效果的低多边形渲染结果。     

ROI Scissor: Interactive Segmentation of Feature Region of Interest in a Triangular Mesh

We present a simple and effective method for the interactive segmentation of feature regions in a triangular mesh. From the user-specified radius and click position, the candidate region that contains the desired feature region is defined as geodesic disc on a triangle mesh. A concavity-aware harmonic field is then computed on the candidate region using the appropriate boundary constraints. An initial isoline is chosen by evaluating the uniformly sampled ones on the harmonic field based on the gradient magnitude. A set of feature points on the initial isoline is selected and the anisotropic geodesics passing through them are then determined as the final segmentation boundary, which is smooth and locally shortest. The experimental results show several segmentation results for various 3D models, revealing the effectiveness of the proposed method.     

基于三角网格的交互式数据分割研究

为了有效地提高三角网格模型数据分割的效率和准确性,设计了一种交互式的数据分割算法--基于夹角追踪的区域边界生成方法.该方法在自动提取三角网格模型特征点的基础上,交互地选取区域边界的起点和终点,由起点和终点建立一个方向向量.沿着方向向量,以夹角追踪的方式查找其它的边界点,直到起点和终点在同一三角形中.根据三角网格所具有的特征,设计了新的区域边界光顺算法和域内顶点的查找方法.部分典型算例表明了该设计算法的正确性和有效性.     

基于区域生长的网格模型分割技术

针对三角形网格模型简化中保持细节特征的要求,提出了以顶点和三角形作为种子的区域生长策略,并采用可变阈值的生长方法.首先将与顶点相关的三角形面积的均值作为顶点的属性值,在区域生长过程中重复选择具有极大属性值的图元作为种子;在预分割后,区域要进行合并和平滑处理.实验表明,该方法快速有效,能够满足网格模型简化中保持局部区域特征的需要.     

Segmenting a deforming mesh into near-rigid components

Given a deforming mesh in an animation, we propose a new method to segment this mesh into several near-rigid sub-meshes. From this deforming mesh over all frames of an animation, we can analyze the degree of deformation between two nearby faces on the mesh. Then, our algorithm partitions the given deforming mesh into near-rigid components where the segmentation boundaries always pass at regions of large deformation. As a result, the mesh segmentation is invariant to all frames of the given animation and the motion of faces in each near-rigid-component can be represented by the same approximate affine transformation. To demonstrate the usefulness of the algorithm, we solve the restriction of deformation transfer for triangle meshes [31] which requires similar reference poses between source mesh and target mesh.     

Boundary-trimmed 3D triangular mesh segmentation based on iterative merging strategy

This paper presents a segmentation algorithm for 3D triangular mesh data. The proposed algorithm uses iterative merging of adjacent triangle pairs based on their orientations. The oversegmented regions are merged again in an iterative region merging process. Finally, the noisy boundaries of each region are refined. The boundaries of each region contain perceptually important geometric information of the entire mesh model. According to the purpose of the segmentation, the proposed mesh-segmentation algorithm supports various types of segmentation by controlling parameters.     

High quality surface remeshing with equilateral triangle grid

This study proposes a robust and efficient 3D surface remeshing algorithm for mesh quality optimization. Instead of the global mesh relaxation method proposed in the previous study conducted on remeshing, this study proposes an equilateral triangle grid-resampling scheme for achieving mesh optimization more efficiently. In order to improve the feasibility of resampling by directly using an equilateral triangle grid, the surface structure of the original model is correctly extracted by an automatic surface segmentation technique before the resampling step is executed. Results of this study show that the proposed remeshing algorithm can automatically and substantially improve the quality of triangulation, as well as automatically preserve shape features under an acceptable level of measurement error in the shape approximation, which is suitable for a mesh with a specific topology.     

A novel 3D mesh compression using mesh segmentation with multiple principal plane analysis

This paper proposes a novel scheme for 3D model compression based on mesh segmentation using multiple principal plane analysis. This algorithm first performs a mesh segmentation scheme, based on fusion of the well-known k-means clustering and the proposed principal plane analysis to separate the input 3D mesh into a set of disjointed polygonal regions. The boundary indexing scheme for the whole object is created by assembling local regions. Finally, the current work proposes a triangle traversal scheme to encode the connectivity and geometry information simultaneously for every patch under the guidance of the boundary indexing scheme. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm obtains good performance in terms of compression rate and reconstruction quality.