复杂型面点云的法向特征聚类分级估计方法

针对含有棱边和尖角等特征的复杂型面采样点云,为提高其法向估计结果的准确性,提出一种基于特征区域聚类分级的点云法向估计方法,根据曲面局部平坦性和贝叶斯信息准则对点云进行聚类分析,依次将点云划分为平坦、特征边缘、棱边尖角等区域,并识别样点所属特征类型,将平坦区域样点法向估计结果向其邻近特征区域依次传播,使特征样点的法向估计结果与其邻近平坦区域样点的法向保持一致.实验结果表明,该方法可以准确估计特征区域样点的法向,有效保证棱边和尖角区域样点的法向多义性,并对数据噪声具有抑制作用.     

三角网格模型的自动分割算法

提出了一种根据设计意图的三角网格模型自动分割算法,该算法采用R*-tree(recangle*-tree)建立三角网格空间索引结构.基于该结构,采用深度优先遍历方法快速准确地查询与分割面相交的三角面片,对相交三角面片进行分割并重新剖分,实现了三角网格模型不受曲率等条件限制的自动分割.实例表明:该算法可对各种复杂型面三角网格进行分割,算法运行效率高,且能有效避免分割区域的锯齿现象.     

反求工程中测量数据的精简算法

通过分析现有对测量数据精简算法的不足,提出了根据曲率精简点云的新方法,给出了散乱点的邻域搜索、曲率估算和精简原则。对具有不同特征的测量数据进行了精简测试分析,结果证明了该算法的有效性和实用性。     

基于局部样本增益优化的α-shape曲面拓扑重建

在曲面重建中,提高棱边特征重建精度是逆向工程和计算机辅助设计制造等领域的难点问题。采用样点的近似拓扑近邻点集作为曲面局部样本,对α-shape算法进行优化,使α-shape尺度阈值能更为准确地反映样点分布密度,从而提高α-shape曲面拓扑重建结果的正确性。样点的近似拓扑近邻点集的获取本质上是欧氏近邻点集的增益优化,使后者向邻近的稀疏区域适度延伸,从而弥补因数据分布不均匀而导致的拓扑邻域信息缺失。基于增益优化后的样点近邻点集并结合曲面重建先验知识可确定α-shape尺度阈值,使α-shape曲面拓扑重建过程中尺度阈值可自适应调整。试验表明:该算法使所得网格曲面基本不含孔洞和棱边凹痕,能更好保持棱边特征的形位精度,可减少初次过滤结果中的非流形面片,同时具有与主流Delaunay网格过滤算法相近的重建效率。     

采用MFC开发用户交互界面的新方法

基于MFC提出了一种开发用户交互界面的新方法,该方法采用UG OPEN C API编写系统功能模块,调用MFC库开发高内聚、低耦合的用户交互界面模块,并利用函数回调机制实现模块间的通信。实例证明该方法可有效提高软件的可维护性和可扩展性。     

散乱点云局部形貌标架量化及特征识别方法

针对散乱点云特征识别结果存在噪声及特征遗漏的问题，提出一种基于曲面局部形貌标架的点云特征识别方法。基于点云局部中轴对样点的隔离作用，剔除样点欧氏邻域内的非测地邻域点，为曲面构造优化的局部样本模型。析取局部离散样本中的准共法截线点对集合，构造散乱点云的局部形貌标架。基于标架夹角的差异性，对曲面样本形貌进行量化分析，区分平滑、边界、棱边及尖角等特征区域，实现对中心样点属性的稳健判别。实验结果表明，该方法适用于不同采样密度的点云，可显著降低点云特征识别结果中的噪声点规模，且能有效减少特征遗漏现象。     

样点邻域同构曲面约束的散乱点云法向估计

针对现有点云法向估计算法难以兼顾估计结果的精度与稳健性问题,以局部采样区域同构曲面作为样点邻域点集所反映曲面形状约束,提出一种散乱点云法向估计方法。该方法将目标样点的邻域点集作为局部样本进行曲面重建,获取插值于采样点集并与采样表面拓扑同构的局部网格曲面;对曲面局部区域高斯映射结果进行聚类分析,获取目标样点的各向同性邻域面;基于面片的正则度以及面片至目标样点的测地距离,确定目标样点各向同性邻域面片法向的加权均值,并将所得结果作为目标样点的法向估计结果。试验结果表明,该方法在点云数据信噪比为40 dB的情况下可保证98%以上样点法向估计偏差在以内,可稳健处理含有噪声以及采样不均匀等缺陷的散乱点云法向估计问题,对于含尖锐特征的点云亦能准确估计样点法向,且具有较高的计算效率。     

三角Bézier曲面数控精加工刀轨快速生成算法

为了解决三角Bézier曲面精加工刀轨生成效率低以及存在的刀轨干涉等问题,提出一种基于三角Bézier曲面的数控精加工刀轨快速生成算法,该算法引入动态索引组织三角Bézier面片的拓扑近邻关系,基于该索引快速获取与刀轨截平面相交的三角Bézier面片集,对其中任一相交面片进行初始交点迭代计算,从初始交点开始跟踪迭代获取跨越三角Bézier面片的完整交线,将获得的有序交线各端点作为刀触点获取相应刀位点,依据刀触点处曲面法矢与刀杆矢量的关系快速确定可能存在干涉的区域,进而对干涉区域刀位点进行调整获取无干涉刀位点,顺次连接各刀位点生成数控加工刀轨,实例证明该算法可对任意复杂三角Bézier曲面精确、快速生成数控加工刀轨,并通过三角Bézier曲面模型的数控刀轨生成验证了该算法的实用性。     

UGII扩展几何对象的交互操作技术研究

采用WINDOWS HOOK机制及OpenGL库嵌入技术,将光标(Cursor)在UGII窗口的屏幕坐标点映射为世界坐标系下的空间射线,根据空间射线与用户扩展几何对象的位置关系,实现了用户扩展几何对象的鼠标交互操作.应用该技术可更方便地操作扩展几何对象,提高建模效率.     

局部中轴约束的散乱点云特征提取方法

逆向工程领域内,为提升散乱点云特征提取结果的准确性,提出一种基于局部中轴判断采样曲面形态的方法。通过三维Voronoi剖分处理初始点云数据,基于任一给定样点邻近区域内的Voronoi极点模拟局部中轴面,随后求解极点坐标的协方差矩阵,通过主元分析、特征值平面拟合等方法求解局部中轴的形位分布特性,进而判断采样曲面在给定样点处的形貌特点,实现对棱边、尖角区域样点的识别与提取。试验结果表明,该方法适用于不同采样密度的点云,可显著提升棱边、尖角区域特征提取结果的准确性。