基于Snake 的点模型谷脊线提取与优化

基于主动轮廓模型（Snake 模型）,提出一种点模型的谷脊线提取与优化方法。首先 构建点模型的局部隐式曲面,并求出采样点的曲率值;然后通过求解主曲率极值点得到潜在谷脊 点,依据特征点的主方向连接谷脊点生成谷脊折线段;最后利用主动轮廓模型对谷脊折线段进行 优化。实验结果表明,算法是鲁棒的且能够生成光滑的谷脊线。     

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.     

眼周皱纹三维形态的隐式曲面拟合构造方法

真实感皱纹生成是三维表情模拟的关键问题之一.文中提出一种基于隐式曲面拟合的眼周皱纹三维建模方法.首先对眼周三维扫描数据预处理,生成用于提取皱纹形状特征的构造模型和用于嵌入三维皱纹的光顺模型;其次采用隐式曲面拟合方法在构造模型上提取曲率张量和曲率导数,连接特征点后得到连续的眼周皱纹特征线;最后构造皱纹特征线的三维等距区域,在等距区域内构造并嵌入皱纹三维网格,在等距区域外对光顺模型进一步简化.实验结果表明,与同类工作相比,该方法能够以较高的真实感模拟眼周皱纹的三维形态特征,皱纹定位健壮性和计算效率较高.     

使用Lloyd Relaxation的物体表面网格化

根据输入的物体表面点云生成与表面点云拓扑结构一致且几何形状接近的三角网格,在计算机图形学建模中具有很重要的作用,提出一种基于Lloyd relaxation的模型表面点云网格化方法.首先从输人点云中随机选取一些样本点,样本点的数目可以指定;然后运用扩展的Lloyd relaxation算法将这些样本点沿着物体表面移动;当得到一个近似均匀的样本点分布后,运用改进的"crust"算法根据这些样本点生成三角网格.通过在每次relaxation过程中减少网格和曲面间体积的方法,使生成的三角网格与原始表面点云的几何形状接近.实验结果证明,该方法能正确、有效地生成输入点云模型的三角网格,并可以运用在三维物体表面重建和网格简化上.     

水平集网格简化算法在遗址场景中的应用

将水平集方法引入到三维模型网格简化中,构造符号距离函数,函数的零集定义为初始曲面;引入一个能量泛涵,通过对其极小化诱导出一个水平集形式的二阶几何偏微分方程,从而将网格简化过程转化为隐式模型的体素扩散过程。该方法目前已经用于文化遗产数字化的大场景和文物的模型简化中。对水平集网格简化算法和现常用的基于点对收缩的网格简化算法在视觉质量和几何误差方面做了比较和分析,实验表明该方法适用于任意拓扑形状的网格模型,使得模型大规模简化后,在保持较低误差的同时,仍然能够保持相当多的重要几何特征和较好的整体视觉效果。     

基于细分曲面的泊松网格编辑

针对具有丰富几何细节的三维网格模型,基于直接坐标操纵的传统编辑算法在编辑过程中不可避免地存在细节特征无法得到有效保持的问题.综合基于细分曲面的空间变形方法以及微分域网格编辑二者优势,提出一种基于细分曲面的泊松网格编辑方法.首先建立待变形网格模型的包围网格,以包围网格所决定的细分曲面构造变形控制曲面;然后根据用户变形意图操纵包围网格,将对应细分曲面变化信息转化为对网格模型泊松梯度场的改变;最后根据变化后的梯度场重建网格模型.文中方法交互简单、直观,具有多分辨率编辑的优势,可以有效地保持网格模型的细节特征.丰富的变形实例证明了该方法的有效性和可行性.     

基于变分隐式曲面的网格融合

三维物体融合利用三维模型之间的剪贴操作从两个或多个现有的几何模型中光滑融合出新的几何模型.作为一种新的几何造型方法,它正受到越来越多的关注.提出一种基于变分隐式曲面的网格融合新方法.首先利用平面截面切出网格物体的待融合边界,然后通过构造插值待融合网格物体边界的变分隐式曲面并对其进行多边形化,得到待融合网格物体间的过渡曲面,最后通过剪切掉过渡曲面的多余部分及拓扑合并操作以实现过渡网格曲面与原始网格间的光滑融合与现有的直接连接待融合网格物体边界以实现网格融合的算法相比,该方法不仅突破了对待融合物体的拓扑限制,允许多个物体同时进行融合,而且算法计算快速、鲁棒,使用方便,展示出良好的应用前景.     

从点集重构曲面网格方法综述

本文主要对三维数据点重构曲面网格模型方法进行了综述。从三维数据点集重构曲面一般遵循以下三个步骤:1)重构曲面网格模型;2)网格简化;3)拟合曲面(通常为Bezier,NURBS),其中重构曲面网格为关键的一步;三维数据点集由三维数字化仪采集得到,不同的数字化设备,得到的三维数据点集可能会有差别,重构曲面网格的算法也不尽相同。本文介绍了几种对于不同数据形式、有代表性的重构曲面网格算法。     

点云模型谷脊特征的提取与增强算法

提出一种鲁棒性的谷脊线提取与增强算法. 算法采用多步逼近的策略: 首先根据每个点的局部最小二乘拟合曲面多项式计算每个点的主曲率, 并用绝对值较大的主曲率标识出谷脊潜在特征点; 然后通过将特征点投影到离其最近的潜在特征线上得到增强的特征点; 再对增强后的特征点进行平滑, 选择合适的平滑点生成特征折线; 最后再对特征线进行进一步的扰动滤除等操作得到光滑的谷脊线. 实验结果表明, 本文算法稳定、抗噪性强、能满足多分辨率的特征提取要求.     

从点集重构曲面网络方法综述

本文主要对三维数据点重构曲面网格模型方法进行了综述。从三维数据点集重构曲面一般遵循以下三个步骤：1）重构曲面网格模型；2）网格简化；3）拟合曲面（通常为Bezier,NURBS),其中重构曲面网格为关键的一点，三维数据点集由三维数字化仪采集得到，不同的数字化设备，得到的三维数据点集可能会有差别，重构曲面网格的算法也不尽相同，本文介绍了几种对于不同数据形式，有代表性的重构曲面网格算法。     

带法向量的曲面简化

提出一种网格曲面简化方法.为了得到简化后曲面好的显示效果,在简化时考虑保持曲面特征和曲面顶点法向量的计算.把提取出来的曲面特征加到网格曲面中,在简化的同时利用了法向量的经纬度表示为法向量的计算提出了显式表达式,并把经纬度表示用在简化曲面的加细上.最后的实验结果表明此方法得到好的显示效果.     

点模型的几何图像简化法

提出一种基于几何图像的曲率自适应点模型简化算法.首先将点模型的球面极坐标映射到平面上,构造其几何图像;然后利用几何图像确定点模型中点的k-最近邻域及其曲面变分;最后结合曲面变分和简化密度对点集曲面重采样,并通过移动最小二乘曲面评估简化的误差.实验结果表明,该算法执行速度快、易于控制采样密度和保持曲面细节,且能够生成高质量的简化曲面.     

基于隐函数插值的连续多分辨率模型

提出了一种基于变分隐函数插值的连续多分辨率模型生成算法,通过递归地删除网格模型中的边得到连续的简化模型.算法采用变分隐函数插值的方法对网格模型分区域插值,生成原始模型的区域插值隐函数曲面,并以对应隐函数曲面上的采样点作为边折叠的目标点.算法建立了可调加权控制函数来控制边的简化顺序.在模型简化过程中,可通过交互调节控制函数的权值执行不同的简化原则,使得重要度低的边优先删除.此外,通过建立独立集,避免了模型的局部过度简化.实验结果表明,此算法能实现较理想的简化效果.     

基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法

三维网格模型的轮廓信息在网格检索、网格简化、网格重建中有着广泛应用。现有的轮廓提取方法较为复杂,需要分析和过滤网格模型的几何特征,计算量大且有时无法生成完整的轮廓信息。近年来,三维模型的中轴表达研究趋于成熟,在表达模型几何拓扑关系上有独特的优势。因此,提出了一种基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法：首先提取三维模型的中轴表达信息,将中轴角点投影到三维模型表面;然后根据每个区域的拓扑关系选择适合的角点连接关系,将投影点连接形成模型区域轮廓;再针对投影过程中产生的误差进行分析和纠正;最后合并区域轮廓得到三维模型的完整轮廓。通过对多个模型数据库中代表性的三维网格模型进行实验和重建误 差比较,该方法的平均重建质量较现有方法约有 10%的提升,在重建质量和轮廓信息完整度方面优于现有方法。     

反求工程中的隐式曲面快速自适应性多边形算法

论文给出一种反求工程中基于三角形细分的隐式曲面快速自适应性多边形化方法。该文先由输入的三维扫描数据点利用空间延展的MarchingCubes方法得到隐式曲面较为粗糙的三角形表面网格形状,再利用该文的自适应性优化方法对粗糙网格从三个方面自适应性调整,即调整网格顶点法向,控制曲率,再补偿网格抽样率。从而生成的三角网格和采样点具有局部适应性,能随着曲率的变化自动控制采样点的疏密程度,消除了逼近网格中的T-形边。实验表明,恢复的隐式曲面能很好地反映形状特征,能满足反求工程的实时需求。     

LOD模型生成算法研究

细节层次模型(LOD)是指对同一个场景或场景中的物体,使用具有不同细节的方法得到一组模型,供绘制时使用.建立LOD模型能很有效地降低数据量和复杂度,实现三维场景的实时处理.文中通过对LOD模型生成算法进行分析,研究了基于点删除算法的多分辨率模型生成方法、递进网格的简化算法、基于二次误差度量的几何简化算法等三种算法的实现步骤和误差计算方法.为以后在地形可视化、虚拟现实等领域的应用提供了理论依据.     

壳空间剖分的隐式曲面三角化

提出了一种曲率自适应的壳空间剖分隐式曲面三角形化新方法.新方法首先采用粒子系统对隐式曲面进行采样,通过高斯曲率约束粒子的生成,使生成的网格模型在曲率大的区域具有较多的小三角形,在曲率小的区域具有较少的大三角形,从而使网格模型更好地逼近隐式曲面.新方法在每个采样粒子处沿曲面法线正负方向延伸适当距离得到两个附加点,对所有附加点进行四面体化形成对隐式曲面逼近的壳空间四面体网格,在每个壳空间四面体中抽取三角形,所有抽取的三角形拼合得到隐式曲面的三角网格表示.与以往方法相比,新的三角网格化方法更具有鲁棒性,可一次性获得高质量的三角形网格.最后给出了对常用隐式曲面进行三角化的实例比较,显示了新方法的有效性.     

基于边折叠和质点-弹簧模型的网格简化优化算法

通过边折叠实现网格曲面简化，提出了保持曲面特征的边折叠基本规则，引入边折叠顺序控制因子λ，给出了折叠点坐标获取方法，简化过程中网格边长度趋于均匀．在曲面简化基础上，利用质点-弹簧模型优化网格形状．将网格顶点邻域参数化到二维域上，在质点-弹簧模型中引入约束弹簧，约束调整网格顶点，并逆映射到三维原始曲面上，局部优化网格顶点的相邻网格；调整曲面上所有网格顶点，在全局上优化网格形状．在曲面简化优化过程中，建立原始模型曲面和简化优化后曲面之间的双向映射关系；曲面的网格顶点始终在原始模型表面上滑动，并以双向Hausdorff距离衡量、控制曲面间的形状误差．应用实例表明：文中算法稳定、高效，适合于任意复杂的二维流形网格．     

基于点云几何与形状特征的曲面重构算法

提出一种新的利用点云进行曲面重构的算法,该算法基于点云的几何与形状特征,根据点云的几何分布进行分类和按照点的局部形状特征进行分类,对每类点进行局部网格重构,并进行后续处理以修补拓扑和几何错误。实验结果表明,该算法强健有效,能生成高质量的网格,并能较好地保持模型的几何与形状特征。     

基于C-C细分的四边形网格上插值光滑Bézier曲面的生成

在任意拓扑的四边形网格上构造光滑的曲面是计算机辅助几何设计中的一个重要问题.基于C-C细分,提出一种从四边形网格上生成插值网格顶点的光滑Bézier曲面片的算法.将输入四边形网格作为C-C细分的初始控制网格,在四边形网格的每张面上对应得到一张Bézier曲面,使Bézier曲面片逼近C-C细分极限曲面.曲面片在与奇异顶点相连的边界上G1连续,其他地方C2连续.为解决C-C细分的收缩问题,给出了基于误差控制的迭代扩张初始控制网格的方法,使从扩张后网格上生成的曲面插值于初始控制网格的顶点.实验结果表明,该算法效率高,生成的曲面具有较好的连续性,适用于对四边化后的网格模型上重建光滑的曲面.