基于局部密度和动态生成网格聚类算法

为了解决网格聚类算法中的输入参数和聚类结果不精确问题,提出了基于局部密度的动态生成网格聚类算法(DGLD).该算法使用动态生成网格技术能大幅度地减少数据空间中生成的网格单元的数量,并简化邻居的搜索过程;采用局部密度思想解决数据空间相邻部分对网格密度的影响,提高了聚类精度.该算法不需要用户输入参数,能识别任意形状的聚类并有效地去除噪声点.实验结果表明该算法是有效的.     

一个高效可靠的三维AFT四面体网格生成算法

针对三维推进波前算法(AFT-Advancing Front Technique)存在的效率与收敛性问题,文中提出了一整套改进方案,给出了基于拓扑连接的网格数据结构和基于Hash表的网格元素的插入、查找、删除算法,提高了整个算法的效率.通过在网格生成过程中动态维护前沿的尺寸信息,提高四面体单元的整体质量.在内核回退求解时通过引入前沿优先因子,改变前沿推进的路径,大大增加了回退求解的成功概率;对于极少数不能回退求解的内核采用基于线性规划的插点方法加以解决,这样就基本保证了整个算法的收敛.在网格生成以后,通过删除不必要的内部节点、合并相关四面体单元以及对所有内部节点进行基于角度的优化,从而进一步有效提高了网格质量.数值算例表明,文中提出的改进算法具有接近线性的时间复杂度,生成网格质量好.该算法已经得到工程应用.     

圆柱形部件表面疲劳裂纹扩展仿真及分析

给出了一种利用有限元技术模拟周期性张力载荷作用下圆柱形部件内裂纹扩展过程的方法。首先利用一系列点定义裂纹前沿，据此形成包含奇异单元的二维有限元网格，再扩展为三维网格，然后利用有限元法进行应力应变分析，最后使用Paris定律计算局部扩展增量，以此来更新裂纹的形状和尺寸。该方法还能够自动地重复执行扩展仿真。文中还对具有不同半径比的椭圆形和具有不规则形状的初始裂纹的扩展过程进行了仿真和分析比较，以此来取得裂纹在扩展过程中的形状变化特征。     

孔边角疲劳裂纹的扩展仿真及分析

给出了一种利用有限元技术模拟周期性张力载荷作用下孔边角裂纹扩展过程的方法。首先利用一系列点定义裂纹前沿，据此形成包含奇异单元的二维有限元网格，再扩展为三维网格．然后利用有限元法进行应力应变分析，最后使用Paris定律计算局部扩展增量．以此来更新裂纹的形状和尺寸。该方法还能够自动地重复执行扩展仿真。文中还对三个不同半径的四分之一椭圆形边角裂纹扩展过程进行了仿真和分析比较，以此来取得裂纹在扩展过程中的形状变化特征和不同方向上扩展的特征。     

二维自适应前沿推进网格生成

针对二维平面问题,通过曲率计算和基于中轴理论的邻近特征计算控制区域边界曲线的离散;修改经典的前沿推进算法,利用边界驱动的单元尺寸控制方式在区域内部布置疏密过渡合理的三角网格;结合几何和拓扑策略提升网格质量。实验表明,上述算法可生成单元质量高、尺寸过渡合理的计算网格。     

鲁棒的网格实时几何编辑算法

目的 本文提出一种网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择来对网格进行复制粘贴操作。方法 首先通过提供给用户的笔刷在网格上选择感兴趣区域,通过半边结构遍历和种子填充算法精确指定参数化区域;在遍历过程中加入一个距离场限制,然后使用平面中值坐标方法对被复制区域进行变形处理;最后将被复制区域和目标网格进行无缝融合,恢复三维形状。结果 实验表明本文提出的方法能够对高曲率和凸长网格进行有效编辑,复制得到的模型能够符合需求,并且鲁棒稳定。结论 泊松方程结合平面中值坐标的网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择对网格进行复制粘贴操作。通过与已有的网格克隆方法相比较,该方法具有很好的鲁棒性并且效果良好。     

基于网格的共享近邻聚类算法

提出了一种基于网格的共享近邻聚类算法(Grid based shared Nearest Neighbor algorithm, GNN)。该算法主要利用网格技术去除数据集中的部分孤立点或噪声，使用密度阈值处理技术来处理网格的密度阈值，使用中心点技术提高聚类效率。GNN算法仅对数据集进行一遍扫描，且能处理任意形状和大小的聚类。实验表明，GNN有较好的可扩展性，其精度和效率明显地好于共享近邻SNN算法。     

网格分割的3维网格模型非盲水印算法

目的 信息技术的发展使得面向3维模型版权保护的问题越来越突出,提出一种新的基于网格分割的3维网格模型非盲水印算法。方法 首先使用基于形状直径函数的网格分割算法对3维网格模型进行有意义的网格分割,然后计算每个分块的鲁棒重心并以此为中心将模型由直角坐标系转换到球面坐标系,最后通过调制每个顶点范数的分布来嵌入水印,在水印检测阶段使用非盲检测的方法提取水印。结果 针对目前基于网格分块的水印算法的网格分割不一致以及对分割边界依赖性过强等问题,引入基于形状直径函数的网格分割算法并在重对齐、重采样过程中加入待检测模型与原始模型分块匹配过程以保证网格分割的一致性,并且选取分块的顶点范数的分布作为水印嵌入基元,使得算法能够有效地减弱对分割边界的依赖性。结论 实验结果表明,该算法可以有效抵抗平移、旋转、缩放、噪声、细分、简化、剪切等常见的攻击以及多种攻击的联合攻击。     

基于力学模型的曲面展开通用算法

为了解决曲面展开算法实现复杂、累积误差和通用性不佳的缺点,提出一种在三维空间内基于能量模型的曲面展开算法,待展开的曲面以三角网格形式表示,将曲面简化为三角网格的顶点组成的质点系统,通过在每个质点上加上适当的力使得三角网格产生相应的变形,达到将曲面展开的效果.与现有算法相比,该曲面展开算法适用于任意形状曲面,不需要使用投影平面,整个变形完全由网格顶点受力来驱动,便于实现、适用面广、对于不可展曲面也能得到较好的展开效果,而不会出现裂纹现象.     

基于逆 Loop 细分的半正则网格简化算法

摘 要：三维网格简化是在保留目标物体几何形状信息的前提下尽量减小精细化三维模型 中的点数和面数的一种操作,对提高三维网格数据的存取和网络传输速度、编辑和渲染效率具 有十分重要的作用。针对大多网格简化算法在简化过程中未考虑网格拓扑结构与视觉质量的问 题,提出了一种基于逆 Loop 细分的半正则网格简化算法。首先根据邻域质心偏移量进行特征 点检测,随后随机选取种子三角形,以边扩展方式获取正则区域并执行逆 Loop 细分进行简化。 最后,以向内分割方式进行边缘拼接,获取最终的简化模型。与经典算法在公开数据集上进行 实验对比,结果表明,该算法能够在简化的同时有效地保持网格特征,尽可能保留与原始网格 一致的规则的拓扑结构,并且在视觉质量上优于边折叠以及聚类简化算法。     

An Algorithm for Three-Dimensional Mesh Generation for Arbitrary Regions with Cracks

An algorithm for generating unstructured tetrahedral meshes of arbitrarily shaped three-dimensional regions is described. The algorithm works for regions without cracks, as well as for regions with one or multiple cracks. The algorithm incorporates aspects of well known meshing procedures, but includes some original steps. It uses an advancing front technique, along with an octree to develop local guidelines for the size of generated elements. The advancing front technique is based on a standard procedure found in the literature, with two additional steps to ensure valid volume mesh generation for virtually any domain. The first additional step is related to the generation of elements only considering the topology of the current front, and the second additional step is a back-tracking procedure with face deletion, to ensure that a mesh can be generated even when problems happen during the advance of the front. To improve mesh quality (as far as element shape is concerned), an a posteriori local mesh improvement procedure is used. The performance of the algorithm is evaluated by application to a number of realistically complex, cracked geometries.     

Parallel generation of meshes with cracks using binary spatial decomposition

This work describes a technique to generate tetrahedral meshes with cracks using parallel computers with distributed memory. This technique can be used for models without cracks as well. It employs a binary partitioning structure that uses axis-aligned planes to decompose the domain. Those decomposing planes are determined based on a refined octree that is built to estimate the amount of work necessary to generate the whole mesh, so that the amount of work in each subdomain is approximately the same. A serial advancing front technique is used in each subdomain concurrently, in such a way that the generated tetrahedra do not cross the decomposing planes. After local synchronizations, meshes are generated interfacing the subdomains. The results show that the prediction of the number of elements in each subdomain is accurate, leading to a well-balanced algorithm and to a good speed-up. Also, the meshes generated in parallel have very good quality, similar to the that of a serially generated mesh.     

增量式网格的快速对齐

给出了一种基于增量式网格的快速对齐算法，在迭代最近点(ICP)算法的基础上，利用增量式网格多分辨率的特点，通过在不同粒度下的对齐来提高效率．还给出了一种在对齐前计算初始变化矩阵的方法，根据该方法计算出来的初始变化矩阵用于ICP算法中，可以保证网格对齐收敛于全局最佳。     

Visualization of Three-Dimensional Delaunay Meshes

We describe an algorithm for the rapid display of three-dimensional Delaunay meshes (or selected portions thereof) on standard raster displays, without the use of special purpose graphics hardware. The algorithm allows the display of the interior structure as well as the surface of the mesh, and furthermore does not require that the meshed domain be convex, or even connected. The algorithm computes a depth ordering on the mesh elements. This ordering can be used to display subsets of the mesh, as well as isosurfaces induced by fields represented on the mesh. Furthermore, by utilizing mesh coherence, the depth ordering can be used to view the mesh from front to back as well as back to front. An implementation of the algorithm has been incorporated in a system for designing and analyzing the performance of three-dimensional semiconductor and electronic packaging structures. The system is in regular use and the mesh-display algorithm has been used to visualize both meshes and fields computed over the meshes. Received May 31, 1994; revised November 14, 1994, April 4, 1995, and July 8, 1995.     

一种快速的三维有限元网格生成方法

针对三维有限元网格的生成的速度较慢并且网格质量不高的问题,提出了一种基于约束波前法的三维有限元网格生成算法。算法的主要思想是用背景网格提高网格单元的可控性,避免网格单元生成时验证有效性的计算量,从而快速生成高质量的三维有限元网格。算法首先借助八叉树方法生成背景网格,其次利用背景网格的密度对模型表面进行三角剖分得到初始波前,然后依据背景网格的特征生成实体网格单元,最后对得到的结果进行优化。实验证明结合了八叉树和推进波前法的三维网格生成算法降低了波前法的时间复杂度,将其效率提高了20%,而且能得到更高质量的网格。     

A hybrid ant colony optimization approach for finite element mesh decomposition

This paper examines the application of the ant colony optimization algorithm to the partitioning of unstructured adaptive meshes for parallel explicit time-stepping finite element analysis. The concept of the ant colony optimization technique for finding approximate solutions to combinatorial optimization problems is described.The application of ant colony optimization for partitioning finite element meshes based on triangular elements is described.A recursive greedy algorithm optimization method is also presented as a local optimization technique to improve the quality of the solutions given by the ant colony optimization algorithm. The partitioning is based on the recursive bisection approach.The mesh decomposition is carried out using normal and predictive modes for which the predictive mode uses a trained multilayered feed-forward neural network which estimates the number of triangular elements that will be generated after finite elements mesh generation is carried out.The performance of the proposed hybrid approach for the recursive bisection of finite element meshes is examined by decomposing two mesh examples.     

三角网格的自适应细分研究

提出面向三角网格全局细分和局部自适应的细分算法。在原三角网格模型上计算每个面片的中心坐标,据此生成的中心坐标点作为新的顶点坐标进行重新绘制得到三角基网格,然后进行多次迭代,达到基本的全局细分目标。在最后生成的基网格上,可以通过调节最大网格面积和平均网格面积之间的比例系数等,来得到更加均匀的三角网格。实验表明该方法能到得到质量较高的细分结果。     

二维有限元网格自动自适应生成

为使有限元法能更有效地应用于日益复杂的科学和工程计算,提出一种自动自适应网格生成方法．该方法在结合推进波前法和法向偏移法的优势的基础上产生,改进了节点的生成方式,融入了简单灵活的密度控制方式和合理准确的边界离散方式．剖分实例显示,该方法能有效地生成高质量网格,自动化程度高,适应能力强;它已成功地应用于复杂海域下波浪与结构物相互作用的有限元计算,并取得了很好的效果．     

基于逆3 细分的渐进网格生成算法研究

提出一种基于逆3 细分的渐进网格生成算法,用于解决图形的快速传输和显示问 题。算法的基本思路是：将细密网格通过边折叠操作得到简化网格,以细分极限点逼近原始网 格为准则进行网格调整,采用3 细分得到高密度网格,调整后进行逆3 细分,即逐层次删除 部分顶点,生成用于重构渐进网格模型的基网格,并记录每层删除顶点在采用本层表示时相对 于细分计算位置的几何调整量。3 细分过程中三角片数量增长速度较慢,采用逆3 细分利于 生成多层次的渐进网格,经实例验证,逆3 细分生成渐进网格的效果能满足快速、多分辨率显 示要求。