三维有限差分计算中大规模网格生成及显示技术

针对爆炸与冲击问题并行仿真计算软件PMMIC-3D（Parallel Multi-Material in Cell 3D）的计算网格为正交六面体网格的特点,开发与PMMIC-3D接口统一的可对任意复杂三维实体模型进行大规模有限差分网格生成的三维前处理软件MESH-3D.MESH-3D采用CSG和STL模型两种建模方式进行复杂实体建模,并采用基于边的整体切片算法,借鉴计算机图形学中的扫描线填充算法完成三维有限差分网格划分.在绘制网格时,删除网格单元的公共面,大大缩短计算时间和减少存储空间,实现对网格的快速消隐显示.MESH-3D可实现百亿量级网格单元的生成和显示.三维前处理软件MESH-3D的开发有力地支持爆炸与冲击问题的仿真计算.     

Rhino结合Cinema 4D在工业设计中的应用

阐明计算机辅助工业设计的内涵,通过多种三维设计软件的比较,明确利用Rhino 3D结合Cinema 4D软件能够快速、优质地解决工业设计中设计表达的问题.选用"无绳电话"实例,重点阐述Rhino 3D结合Cinema 4D软件,既能精确地构建三维实体模型,高效地进行效果渲染及动画制作,又能为结构设计、市场推广等产品开发阶段提供有力地支撑,是目前工业设计领域最流行的三维设计软件组合.     

基于Candide模型的人脸深度信息生成技术研究

目前通过2D转3D技术转换的3D电影场景中,绝大部分关于人脸的深度信息生成都不令人满意：深度值不准确、立体效果差。文中为解决特定二维人脸图像转换为三维人脸图像提供了一个比较简单有效的方法。首先,应用Candide模型作为通用的3D人脸模型,然后对通用模型调整控制点进行全局变换和局部变换,通过三维模型与人脸最大限度的匹配得到特定人脸三维网格模型。对网格模型采用顶点规则化和NURBS曲面拟合方法获得光滑的模型表面使其逼近人脸,最后生成准确的人脸深度信息。     

基于 Candide 模型的人脸深度信息生成技术研究

目前通过2D 转3D 技术转换的3D 电影场景中,绝大部分关于人脸的深度信息生成都不令人满意:深度值不准确、立体效果差.文中为解决特定二维人脸图像转换为三维人脸图像提供了一个比较简单有效的方法.首先,应用 Candide模型作为通用的3D 人脸模型,然后对通用模型调整控制点进行全局变换和局部变换,通过三维模型与人脸最大限度的匹配得到特定人脸三维网格模型.对网格模型采用顶点规则化和 NURBS 曲面拟合方法获得光滑的模型表面使其逼近人脸,最后生成准确的人脸深度信息     

3D网格的分层多描述编码方法

结合分层编码与多描述编码的优势,提出三维网格分层多描述编码（LMDC）方法：先对3D网格进行几何分解,得到一个粗糙网格和细化网格所需的连通性信息,采用分层编码思想,粗糙网格作为基本层,而将细化信息作为增强层。同时采用基于顶点分裂树的多描述编码方法对基本层加以保护,保证基本层在差错信道中的有效传输。采用分层多描述编码对3D模型进行编码的方法,非常适合于带宽受限和多路径传输的异构网络。实验证明,该方法能获得较高的压缩率,并在有丢包的情况下能有效地保护并恢复出可接受的基本层网格。     

基于栅格法的多体六面体网格自动生成

基于栅格法的六面体网格生成算法由于多体模型复杂的边界几何特征,导致稳定性较差和产生一些质量较差的边界六面体单元.针对这一问题,提出一套以栅格法为基础的全六面体网格自动生成算法.在边界拟合环节,利用Embedding技术提出一种边界拟合算法,建立了实体模型边界元素和核心网格外围边界元素的对应关系,使得六面体网格很好地描述实体模型的几何特征;在拓扑优化环节,利用Pillowing技术给出一种消除网格中拓扑连接关系较差的六面体单元的方法.若干实体模型算例结果表明,该算法实用性强,效果良好.     

采用渐进网格方法简化网格的使用及其实现

渐进网格表示方法，是一种新的网格储存以及网格数据传送的方法。这种有效的、无损耗的表示方法能够解决图形学中一些实际的问题：渐进传送、网格压缩、以及层次细节只存在有限个模型的问题。本文介绍了DirectX3D中如何进行采用渐进优化网格的方法。     

一种面向移动3D图形的几何简化方法

移动3D图形计算是无线网络和图形学高速发展产生的新研究领域.由于无线网络带宽和移动终端设备显示分辨率的限制,需要将3D图形进行分解压缩,依据不同的分辨率进行内容转码.提出了一种基于改进Loop细分的几何模型简化算法.一个稠密的几何网格通过反复操作3个步骤:顶点分裂、奇点预测和重新三角化,生成由稀疏的基网格和一系列偏移量组成的渐进网格.在奇点预测过程中,将改进Loop细分模板作为预测器.由于Loop细分相关联的顶点数目少,提高了几何模型简化和重建的速度.渐进网格易于在无线网络上渐进传输,并可在移动终端上无损重建3D图形.实验表明,算法简单、效率高,适用于移动环境下3D图形的应用.     

基于距离场的三维模型网格重建

根据任意亏格和任意边界的3D网格模型,给出一种网格重建算法。该算法通过对原始网格进行一系列自适应的局部修改操作,改进网格中三角形的质量和顶点位置分布。为减少优化过程中误差的累积,提出基于距离场的算法将新生成的顶点保留到原始网格曲面上,该算法实现简单,不需要复杂的全局参数化操作。实验结果表明,该算法有效、快速、稳定。     

关于三维网格压缩和渐进传输问题的几点探讨

通过对渐进网格（PM）和压缩渐进网格（CPM）技术的探讨,提出了在采用线性插值的方法分批传输压缩数据的同时,动态细化3D模型的几何网格。相应地,对CPM算法进行了简化,以减少解压时的开销,在CPM的基础上使渐进细化网格有更好的显示效果。     

一种用于导航的2.5维地图的构建

为了使仿人机器人能够在真实世界中自由行走,包括上下楼梯、跨过障碍物,本文提出了一种构建机器人环境的2.5维网格地图的方法。首先利用传感器数据建立并更新一个3D占有率网格和一个平地网格,3D占有率网格为最终的地图提供概率支持,以保证环境模型对传感器噪声的鲁棒性,平地网格用来存储平面高度值。然后结合两个网格建立导航地图,该地图上每一个单元格被标记为平地或障碍物类型以及它的高度值,平地的高度信息是精确的而障碍物的高度信息是粗略的。最后在仿真平台上验证了所提出的方法,仿真结果证实此方法能够有效地产生用于机器人避障和路径规划的地图。     

一种针对基于图像的3D重建网格的简化算法

文章提出了一种针对“基于图像的曲面3D重建网格”的简化算法,利用原曲面光照图像的等灰度值曲线来确定初始简化三角网格,然后通过若干次细分操作改善三角网格的形状,从而形成最终的简化网格。由于所有计算都在平面图像上进行,使得复杂的三维网格简化计算变成相对容易的平面网格简化计算,并同时具有保持原曲面的显示效果的优点。实验结果显示,该算法具有高效的计算速度和良好的显示效果保持特性,并可望应用到更广泛的高度场数据的简化方法中。     

面向移动终端的三角网格逆细分压缩算法

针对移动用户的实时显示需求,提出一种基于逆细分的三角网格压缩算法.通过改进逆Butterfly简化算法,采用逆改版Loop模式,将细密的三角网格简化生成由稀疏的基网格和一系列偏移量组成的渐进网格;然后,通过设计偏移量小波树,将渐进网格进行嵌入式零树编码压缩.实验结果表明:该算法与以往方法相比,在获得较高压缩比的同时,运行速度较快.适用于几何模型的网络渐进传输和在移动终端上的3D图形实时渲染.     

面向有限元分析的实体表面网格模型的优化

针对CAE软件开发的需要,将通用CAD软件输出的以表面三角形网格形式表示的实体模型输入CAE软件,作为有限元分析用几何模型。然后根据特定领域有限元分析的要求对表面网格进行优化处理,优化网格的数量和质量,以便进一步生成适合有限元计算需要的各种单元模型。     

基于VRML与Java3D的虚拟地理环境开发模式探讨

从系统结构、用户开发界面、可扩展性和开发难度、大规模虚拟地形实现、大众性和专业性几个方面对Java3D和VRML两种开发方式特点进行了比较研究。Java3D比VRML更适合于开发大型专业性的虚拟地理环境，而VRML世界拥有大量的资源，且X3D的发展将使VRML的资源更为丰富，更适合于地理教育、地理培训、地理娱乐等大众化领域，若能将Java3D和VRML 结合开发虚拟地理环境则更好。探讨了网格技术在虚拟环境中的应用，并对基于网格技术的网络虚拟地理环境结构框架进行了初步设计。     

发动机冷却风扇的三维建模与CFD仿真分析

为了提高汽车冷却风扇的运行效率、降低功率消耗和减小噪声,论文首先利用坐标变换和参数改进的方法建立了改进的汽车发动机冷却风扇的三维实体模型。然后结合风扇的台架试验的研究方法,即先将实体模型导人到GAMBIT中,建立风扇的CFD仿真分析模型。然后再采用分区域和滑移网格技术相结合的方法进行网格划分。最后,利用FLUENT软件仿真分析,给出了风扇运行的性能参数以及流量和噪声的影响因素。     

面向有限元分析的三角网格迭代优化

从逆向工程或者简单离散实体模型得到的网格质量较差,通常不能直接用于有限元分析,为此提出一种迭代优化算法.首先对给定网格进行细分得到足够的自由度,以改变网格的几何和拓扑;然后在误差允许的范围内,通过简化和规则化来提高网格质量.该过程不断迭代,直到网格质量满足分析要求或者达到迭代上限.实验结果表明,该算法既能灵活地控制网格属性,又能有效地提高网格质量.     

面向无网格法的质点生成算法

介绍一种面向无网格数值模拟方法的质点生成算法。将四面体、三角形网格生成算法分别用于空间平面、曲面和实体模型,将网格单元的属性赋予单元内某一点作为质点,并生成对应质点集。为研究不同网格生成算法和质点生成算法对质点集的影响,提出一种质量评价标准,开展对不同算法组合的质量分析,得到网格生成算法和质点生成算法中的最佳组合。     

基于Java 3D的地球空间环境可视化研究

根据空间科学研究对交互性和Web化的发展需求,将Java 3D应用于该领域。深入剖析了Java 3D的主要几何类和实现细节;改进并实现了一种矩形网格等值线生成算法,解决了二义性和等值点在网格顶点的问题;介绍了一种生成规则网格的简单算法,并选用合适的Java 3D类加以实现;介绍了一种数值———颜色映射算法,并将空间环境数据映射为RGB颜色信息。综合运用这些算法,对地球空间环境中若干物理要素模型进行了二维和三维可视化。可视化结果与国内外空间环境模型研究成果基本一致,说明上述算法正确,有较高的参考价值。     

Direct3D文件模型

本文介绍如何使用Direct3D建模工具制作三维模型,包括模型文件格式转换、将模型加栽到程序并创建网格模型对象、提取模型材质和纹理信息以及模型渲染等,最后给出使用文件模型的几点建议。