棱边特征曲面拓扑逼近重建算法

针对含有棱边特征的曲面模型难以正确重建这一问题,提出一种基于网格曲面延拓求交重建棱边特征区域的算法.首先对点云进行邻域高斯映射聚类分析,剔除棱边特征点,对剩余点云以种子点增长算法实现平坦连通区域的分割;然后将增益优化后的边界样点邻域点集作为曲面局部样本,采用三次Bézier曲线延伸方向为制导对点云进行扩展,提高曲面延拓区域的光滑性;最后对延拓后的平坦区域重建结果进行求交,采用曲面裁剪的方法重建棱边特征.以斯坦福大学提供的采样点云作为曲面重建数据,实验结果表明,在重建含有棱边特征曲面的过程中,该算法可有效地避免孔洞与棱边凹痕等错误的出现,且对非均匀采样数据具有良好的适应性.     

自由曲面特征识别的研究*

由于利用基于区域分割的方法识别曲面往往会造成曲面模型的过度分割,而利用单纯的基于边缘检测的方法识别曲面有时又不能提供较好的区域结构,基于此给出一种自动识别STL（standard triangulation language）形式的CAD模型自由曲面特征的方法——基于边和区域的混合分割方法。通过检测STL三角网格模型的特征边对模型进行有效的区域分割,再计算这些区域上各点的Gauss(K)和平均曲率(H)来确定区域类型,最终达到识别的目的。经验证,该方法能够发挥上述两种方法的优势,获得更好的分割效果,从而     

一种隐式曲面多相图像分割的变分水平集模型

隐式曲面上的图像处理,与曲面的性状和特征息息相关,运用多个函数标记不同区域来进行图像分割计算量大。针对上述问题首先借助遥感图像提出了一种隐式曲面构建方式,利用图像中的高程数据来构建山体曲面模型,进而计算山体区域的曲面面积。其次将基于一个水平集函数的多相图像分割的模型推广到隐式曲面上,并设计了相应的交替方向乘子法,通过求解一个函数的极值实现对图像多个区域的分割,最后多个数值实验对该方法和模型的高效性和鲁棒性进行了验证。     

一种裁剪参数曲面的有限元网格剖分方法

在板料冲压成形模拟分析中,从CAD系统输入的模具的曲面模型包含大量的裁剪参数曲面,曲面之间的相邻关系复杂,针对这种曲面模型的特点,提出了一种裁剪参数曲面的有限元网格剖分方法,单个裁剪参数曲面采用非约束边界的等参数映射法,各个裁剪参数曲面各自独立地网格剖分产生了网格单元后,再将各个裁剪参数曲面的网格单元合并为单元相容,即单元间无裂缝和覆盖的网格模型,这种方法适合于需要大量裁剪参数曲面拼合的复杂曲面模型,如汽车覆盖件模型的网格剖分。     

汽车曲面参数化造型优化仿真研究北大核心CSCD

对汽车曲面参数化造型进行优化,可提高汽车外观造型优化设计的质量。由于汽车造型曲面参数有多种,如有一个参数发生变化,汽车曲面造型容易发生变化。采用传统的方法对汽车曲面参数化造型设计时,主要通过建立车身曲面数学模型实现的,忽略了曲面参数之间的关联,导致设计误差大的问题。提出采用B样条理论的汽车曲面参数化造型设计方法。首先建立汽车车身曲面数学模型,依据给定的车身曲面型值点和边界条件反求出汽车车身曲面的特征网格点矩阵,其次,计算出汽车车身曲面的所有特征网格顶点,最后利用自由变形技术,将汽车曲面参数三维模型的六面体空间分配到固定的网格参数坐标,通过调整控制点促使模型产生变形效果,有效的实现汽车曲面参数化造型优化设计。仿真结果表明,改进的汽车曲面参数化造型设计方法有效的提升了汽车造型设计的效率。     

面向组合参数曲面扩展B-rep的特征简化和网格生成算法

针对CAD模型通常包含大量几何特征,而某些特征会制约高质量网格生成的问题,提出一套实现组合曲面模型的自动特征简化和高质量网格生成的算法.首先引入离散曲面B-rep和虚面等概念,扩展B-rep的适用能力;随后基于扩展B-rep自动识别短边、窄面、邻近和不光滑边界等4类曲面特征;其中短边利用曲线合并来消除,后3类特征则通过曲面合并来消除.由于曲面合并形成的虚面缺乏连续的参数表达,可利用其离散模型生成高质量曲面网格;虚面内部网格点被反映射回连续曲面,以保证最终网格模型的几何精度.最后通过若干特征简化和网格生成实例验证了文中算法的有效性和实用性.     

三角网格的能量优化参数化方法

三角网格参数化是纹理映射、曲面拟合与曲面重构、网格编辑等工作的基础和环节,参数化变形的大小是衡量参数化好坏的标准.为此提出一种基于变形能量优化的三角网格参数化方法.采用区域增长算法逐层展平空间三角网格,得到空间三角网格曲面的自由边界的参数化结果,并利用保形变换将自由边界的参数化结果变换为规则边界的参数化结果;同时兼顾了参数化的角度变形和面积变形,使得参数化结果具有整体变形较小的特点,并能够避免三角形折叠的现象.将该方法应用于纹理映射中的数值实验表明,其比常见的几种参数化方法具有更好的纹理映射效果.     

一种基于特征线的曲面网格分割方法

各类网格分割法将曲面网格进行分割后,各子网格区域之间的交界线便可以作为曲面网格的封闭特征线。相反,如果根据网格模型的几何、拓扑特征,确定了网格模型的封闭特征线后,网格曲面便被这些特征线分割开来。为此,从曲面网格封闭特征线的角度出发,提出一种基于特征线的曲面网格分割方法。实验验证了该方法的可行性和有效性。     

一种网格融合算法

快速建模是三维游戏动画领域的重要技术,从已有模型经过修改、编辑、融合构建出新的模型是一种高效的建模方法.本文提出了一种网格模型融合算法,该算法首先将需要的部分网格从源模型上交互剪切下来,并将其配准对齐;然后将两网格模型转化成点模型表示,并将点模型转化成RBF隐函数表示;再对两隐函数进行布尔运算;最后将布尔运算生的隐函数曲面在两网格接合区域进行三角形化,得到最终的网格模型.算法定义了隐函数曲面的影响区域,有效控制融合过渡.采用边界扩展的三角形化方法,保留了融合区域以外源模型的特征.实验结果表明,本文算法具有很好的网格融合结果,可用于游戏动画中快速造型.     

可展曲面的自动识别与重建

为了重建具有复杂形状的可展曲面模型,得到反映可展曲面几何本质的表示,提出一种可展曲面的自动识别与重建方法.首先计算输入网格模型的平面逼近表示,自动识别出模型的可展区域,并且得到每一个区域的近似可展B样条曲面表示;然后通过迭代曲面扩展和曲面拟合2个步骤,得到一组覆盖模型全部区域的B样条可展曲面片;最后对曲面片裁剪和求交,得到重建的无缝隙的可展曲面网格表示.实例结果表明,该方法能够正确重建原始模型上的折痕或特征线,而且能在一定程度上恢复缺损数据的曲面特征.