结合边折叠和局部优化的网格简化算法

针对目前网格简化算法在将三维模型简化到较低分辨率时,网格模型的细节特征丢失、网格质量不佳的问题,提出一种保持特征的高质量网格简化算法。引入顶点近似曲率的概念,并将其与边折叠的误差矩阵结合,使得简化模型的细节特征在最大限度上得到保持。同时分析简化后三角网格的质量,对三角网格作局部优化处理,减少狭长三角形的数量,提高简化模型的网格质量。使用Apple模型和Horse模型进行实验,并与一种经典的基于边折叠的网格简化算法以及其改进算法之一进行对比。实验结果显示,两种对比算法三角网格分布过于均匀,局部细节模糊不清,而所提算法的三角网格在曲率大的区域稠密,在平坦处稀疏,细节特征清晰可辨;简化模型的几何误差的数量值与两种对比算法处于同一数量级;所提算法的简化网格的平均质量远高于两种对比算法。实验结果表明,在不扩大几何误差的情况下,所提算法不仅具有较强的细节特征保持能力,而且简化模型的网格质量较高,视觉效果较好。     

虚拟环境中多细节层次模型自动生成算法

虚拟环境是限时计算和限时图形绘制技术的典型应用．本文对用于限时图形绘制的多细节层次模型表示进行研究，提出了基于三角形网格简化的多细节层次模型自动生成算法．该算法多次遍历现有三角形网格模型的每一个顶点，使用局部几何和拓扑特征移去满足简化标准的顶点，对移去顶点后产生的多边形区域进行局部三角化．多次执行上述过程，结果形成不同细节层次的三角形网格模型．文中给出的实例说明了该算法的有效性．     

基于能量评估的网格简化算法及其应用

网格简化是曲面重构和多细节层次构造中的一个重要步骤，本文提出了一个基于局部能量评估的网格简化算法，能够大量地删除密集网格的三角形面片．为了加速算法的执行还提出了一种简单有效的采样方法．算法自动化程度高，能有效地支持多细节层次模型的建立．     

基于局部区域面积度量的边折叠简化算法

目前提出的网格简化算法中,边折叠简化方法是一种主要的简化方法,在网格压缩、多细节层次模型生成、递进网格构造中得到了广泛的应用.本文在基于边折叠算法基础上引入局部区域面积度量方法,将其应用到折叠代价计算中,改变边折叠顺序以进行网格简化.实验表明,算法不仅能有效地保留原始网格的模型特征和视觉特征,速度更快而且能够合理地分配三角面片.     

保持细节特征的带纹理模型的高质量简化算法

针对大多算法在简化率较大的情况下易丢失模型细节特征的问题,引入顶点尖锐度的概念,并基于QEM（quadric error metric）折叠代价给出一种改进的折叠代价,能更多地保留模型的细节特征;同时针对大多简化算法不包含纹理处理的问题,引入纹理变化因子,更多保留纹理的细节部分。在简化的基础上,还提出一种网格局部优化算法,解决简化后网格质量不高的问题。实验结果表明,该算法不仅可以保持模型的细节特征和纹理的完整性,同时得到的模型网格质量高。     

一种改进的基于三角形折叠和包络的网格简化

我们提出了一种带属性的三角形网格简化方法,该方法利用包络和二次误差矩阵来共同控制简化：利用包络控制网格简化的全局误差,保证简化的整体效果;利用二次误差矩阵对网格简化的局部误差进行控制,以保持模型的局部特征和细节。算法中还加入了颜色、纹理方面的参数,以保持模型的颜色和纹理特征。     

自适应分割的动态网格生成算法

提出一种基于半边数据结构的动态网格自适应分割生成算法．根据曲面尖锐特征对网格模型自适应分割;为满足分割边界的简化要求,提出一种利用半边数据结构的分割边界独立处理算法;并利用边界自适应加权函数,较好地保持了模型边界特征．应用实例表明,该算法高效、可靠,既保持模型细节特征,又减少了模型简化误差．     

基于细节的自适应网格简化

从模型中保留的几何细节出发，提出一种自适应的三角网格简化算法．该算法首先比较顶点与其相邻点之间的欧氏距离是否超过预先设定的简化尺度，删除小于该尺度的相邻点，再对删除造成的空洞作局部三角剖分．此算法的特点是用细节度参数控制简化模型的整体精度，并且简化的尺度可以根据模型表面的细节情况作自适应调整，自动在细节丰富的区域变小而在细节稀疏的区域变大．通过两组应用实例可以看到，文中算法在有效地降低数据量的同时很好地保持了模型的视觉特征．     

一种基于多区域并行的网格模型简化的两步法

针对三角形网格模型简化中保持细节特征的要求,引入了图像的区域分割原理,提出了一种基于区域生长的网格模型区域分割方法．在此基础之上,提出了一种基于多区域并行的自适应三角网格模型简化的两步法,对于不同的区域采取按照比例进行简化的并行机制．此方法的特点是保持模型细节的基础上,大大地加快了模型的简化速度．另外,还提出了一种基于多区域并行的累进网格模型的实现方法,有效地实现了保持细节特征的多分辨率模型,并实现了具有细节特征的多分辨模型间的层次过渡．经实验证明,该方法能够快速有效地对三角形网格模型进行简化,并具有保持模型的三角形网格密度分布的特点．     

基于特征保持的三角形折叠网格简化算法

针对模型简化过程中出现的特征细节丢失、简化结果过于均匀等问题,文中基于特征保持提出一种改进的三角形折叠网格简化算法。简化前对原始模型中的三角形预分类,简化中以二次误差测度度量简化过程,以三角形狭长度、局部区域面积以及局部区域尖锐度控制三角形简化顺序,对边界三角形和内部三角形采取不同的简化策略,以此保持模型特征和降低算法复杂度。本算法在Visual c＋＋6．0开发环境下,结合OpenGL编程语言实现。实验结果表明,改进算法采用延迟简化特征区域及形状好的三角形的方法,有效地保持了模型原始特征,且简化速度较快。     

一种基于自适应均值平滑算法的三维重绘技术

传感器工艺仿真的计算基础是体素模型,但是由于体素模型分辨率所限可能造成阶梯效应,以致体素模型的可视化效果不好。因此我们需要将体素模型转化为三角面片模型,但是通过常见的转化方法所得到的三角面片模型表面粗糙。本文提出了一种基于自适应均值平滑算法的三维重绘技术,对体素模型进行程度不同的平滑滤波,再利用marching cubes算法得到三角面片模型。经仿真实验表明文章中方法得到的三角面片模型表面光滑可视化效果更好。     

基于区域分割的三角网格模型相似性比较

为了在工程应用中检索已有的三角网格模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于区域分割技术的三角网格模型相似性比较算法。依据三角网格模型的球面图像将模型分割为若干个区域;对每个分割得到的区域用一个10维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个三角网格模型的特征即可通过各分割区域所对应的10维向量组成的向量组表达;将该向量组作为三角网格模型的形状描述子,两个三角网格模型的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达。将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,通过两组节点组成的完全二分图的最优匹配进行两个形状描述子之间的相似性比较,实现两个三角网格模型之间的相似性比较。实验结果表明,该算法有效可行。     

一种基于三角剖分的产品造型混合方法

提出一种为激发产品造型设计创意提供服务的形状混合方法。首先,将初始模型、 目标模型映射到单位球上;其次,提取目标模型的边界特征;然后,根据提出的“三角剖分规则 一”、“三角剖分规则二”求取中间模型的拓扑模型,从而建立中间模型与初始模型、目标模型的 顶点及造型特征间的映射关系;最后,通过线性插值得到一系列造型各异的中间新造型。该方 法无需合并给定模型的全部拓扑结构,计算量少,生成的新模型数据量少;无需人工干涉,适 合不具备形状混合技术相关专业知识的工业设计师操作使用,生成的新模型能有效保留给定模 型的视觉特征,可为产品造型的概念设计提供参考。     

基于三角网格模型简化的研究

三角网格模型需要大量的信息来记录点、边和面之间的连接关系,对于复杂模型更需要大量的存储空间,且在网络上传输的速度比较慢。三角网格模型的简化对于其存储、处理、传输以及实时绘制有着重要的意义。本文在针对国内外关于这一领域相关技术研究的基础上,设计出了一种基于三角形删除的简化算法。该算法首先计算三角形的权重,根据设定的权重差值比例来删除相应的三角网格模型区域,然后再对删除后的区域实行三角网格的重建。最后,以两个实例进行探讨,以原始网格模型与简化后的网格模型进行对比,说明本文所设计的网格模型简化算法即有效地实现了三角网格模型的简化,又保持了三角网格模型原有的基本特征,且使简化的效率得到了提高,达到了令人满意的结果。     

由深度数据重建三维物体的一种方法

讨论由深度数据重建三维物体的一种新方法.其基本思想是根据由基于物体旋转的主动 式三角法三维信息获取系统所获取的物体深度数据作为该物体的型值点.再根据型值点进行 网格划分,以便形成满足一定约束条件的空间拓扑网格.最后使用有理Bezier三角曲面片与 矩形曲面片相结合的方法进行曲面拟合与逼近.     

Development of feature segmentation algorithms for quadratic surfaces

Segmentation is a process of partitioning the data in a triangular model to extract the feature regions for use in surface reconstruction. Quadratic surfaces are among the common entities in typical CAD models and should be reconstructed accurately. The purpose of this study is to develop a method for segmenting quadratic features from triangular meshes. The proposed process is primarily composed of two steps. In the first step, a region growing is developed to search for a small area near a seed point to determine the feature type, which can either be a plane, a spherical surface, a cylindrical surface or a conical surface. In the second step, a re-growing procedure is employed to search for the points of the same feature type. Moreover, an automatic algorithm is proposed to extract all planar regions for complex triangular models. The feasibility and limitations of the proposed method are demonstrated by real range data with various quadratic surfaces.     

一种提高三角网格模型求交效率的算法

层次包围盒求交算法在求交过程中需要不断分裂包围盒,从而降低了求交效率。针对上述问题,利用该算法可以快速排除不相交三角面片的优点,提出一种更高效的求交算法,通过直接定位2个求交模型可能相交的部位,高效地排除大量不相交的三角面片,得到 2个模型的交线。     

三角网格模型体素特征分割

针对现有机械制造领域网格模型分割结果缺少工程含义的现状,提出了一种三角网格模型体素特征分割方法。首先在对三角网格模型分割的基础上,对由网格分割得到的每个子网格进行曲面类型识别,然后在基本体素及典型结构显著特征表示的基础上,把识别出的曲面集合与基本体素及典型结构进行匹配,从而将分割结果分类为自由曲面、基本体素和复杂体素,实现具有工程含义的体素特征分割。该方法可以降低模型重构的难度,加快模型重构的速度。     

A digital mock-up visualization system capable of processing giga-scale CAD models

In the automotive, aerospace and naval industries, digital mock-up tools are always used for assembly examination, layout examination and interference checking. Generally, a digital mock-up is assembled from giga-scale CAD models. Because of limitations of computer hardware resources, a digital mock-up represented by traditional planar facets is too large to load into a computer’s memory for rendering. This article proposes a new geometric compression representation to represent given CAD models with curved triangular patches. Based on the compression representation, our digital mock-up visualization system can import several giga-scale CAD models into a computer’s memory simultaneously. A high performance rendering strategy to display the curved triangular patches is also presented. In the rendering strategy, a dynamic subdivision algorithm is introduced which is different from conventional LOD techniques in order to reduce memory consumption. In addition, an algorithm to convert CAD models to the curved triangular patches is introduced.