曲面散乱点集的组合三角剖分法

曲面散乱点集的三角剖分广泛应用于三维重建领域.为了更加快速、准确的完成曲面重建,提出了一种组合三角剖分法.此方法将整个剖分过程分为三个步骤:首先借鉴分治算法的思想将整个点集进行区域划分,以降低其拓扑结构的复杂性;之后在各个小区域内依据异侧准则、法向量夹角最大准则、域值距离准则和最小内角最大准则进行直接三角剖分;最后根据三维Delaunay空球准则进行各区域边界的连接,从而完成剖分.实验结果表明,组合法可以准确、快速的实现曲面散乱点集的三角剖分.     

一种改进的区域增长三角剖分方法

传统的区域增长三角剖分方法很难保证含有尖锐边界的物体表面网格剖分的正确性,针对这一问题,本文提出一种改进的区域增长三角剖分方法。通过引入并计算边界边的权值来确定网格生长的方向,网格生长过程是由权值小的边逐步扩展到权值大的边,从而实现物体表面由＂平坦＂到＂不平坦＂的剖分过渡,并且相应的网格拓扑操作及队列更新机制保证了边界边队列的正确性。实验表明,该方法能生成反映原始物体表面形状的三角网格,并成功实现了对含有尖锐边界的物体表面的三角剖分。     

空间封闭点云的八象限三角剖分算法

提出了一种针对空间封闭点云的三角剖分算法.该算法首先根据空间封闭点云的分布特征,将其划分到三维坐标的八个象限中,使每部分点云的包角均小于180°;然后适当旋转各部分点云,使其对应投影平面面积最大化,再运用平面三角剖分方法对其进行三角剖分,从而得到各部分点云的剖分结果;最后将已处理的各部分用三角面片对其边界进行缝合,进而形成空间封闭点云的立体三角化.实验结果表明,该方法剖分速度快、形成的三角网格质量高,能够较好地再现原三维物体的表面特征.     

网格曲面中复杂孔洞的自动修补算法

为了修补三角网格模型中的复杂孔洞，提出一种基于边扩展的复杂孔洞修补算法.通过计算出孔洞边界的最小二乘平面，并将孔洞边界投影到该最小二乘平面上，得到投影多边形.当投影多边形存在相交的边时，则对每条相交的边采用边扩展算法，生成新的三角面片，从而将复杂孔洞剖分成若干个子孔洞.对新生成的子孔洞重复上述剖分方法，直至所有子孔洞变为简单孔洞后，采用平面三角化技术对简单孔洞进行修补,并采用细分技术得到形态均匀的孔洞三角网格.实验结果表明，该孔洞修补算法适用于三角网格模型中的各种复杂孔洞,能较好地保持原三角网格模型的细节特征.     

基于半边数据结构的逐点插入Delaunay三角剖分算法

目的 根据传统的三角剖分算法,提出一种基于半边数据结构的逐点插入Delaunay三角剖分算法,提高三角网的构网效率.方法 在逐点插入Delaunay三角剖分算法中引入半边数据结构,在半边数据结构基础上定义Dart三元组,并为Dart三元组定义一组拓扑和几何操作,实现基于半边数据结构的逐点插入Delaunay三角剖分算法.结果 结合随机生成数据,通过实验结果 比较,证明基于半边数据结构的逐点插入Delaunay三角剖分算法具有较好的执行效率,并且随着点个数的增多,这种优势越加明显.结论 半边数据结构及其拓扑和几何操作能够较好地适应Delaunay三角剖分,提高了构网效率.     

基于STL文件的空间CAE模型自动识别

STL类型文件是目前CAD/CAM中广泛使用输入 /输出格式 ,它具有简单 ,适应性好等特点 ,基于此类文件通过分析、比较、归类、排除等方法识别其中所包含的表面几何及其拓扑信息 ,进一步通过欧拉定理确定各个表面所围成的实体信息 ,对下一步的空间模型的有限元分析具有重要意义 .     

三维稀疏散乱点集的直接三角剖分新方法

给出一种三维稀疏散乱点集在三维空间直接进行三角剖分的新方法——在形成初始三角形后对它周围的离散点循环三角化．通过在剖分过程中引入两相邻三角形的最小夹角、最优点搜索半径系数和最小张角这三个剖分参数,实现了任意三维稀疏散乱点集的完全剖分以及非封闭自由曲面边界的自动识别．针对某些特殊复杂曲面上稀疏散乱点集的剖分问题提出了“分部剖分”思想：根据曲面的特征在不同区域设置不同的剖分参数．实例表明,这种直接剖分方法能有效处理任意多连通封闭和非封闭自由曲面上的稀疏散乱点集的三角剖分问题．     

5多边形高质量同构三角剖分的有效算法

为了使平面形状混合得到较好的结果,提出了一种新的构造2个多边形的高质量同构三角剖分的有效方法.通过加入一定数目的Steiner点生成其中一个多边形的质量较好的三角剖分,根据此三角网格中顶点之间的相对位置关系和邻接关系确定另一个多边形的三角剖分,然后利用面积均等方法和其他优化方法对同构的三角剖分同时进行优化.此算法将同构三角剖分的构造转化为一个稀疏线性方程组的求解,可以通过已有的程序库进行快速求解;同时通过约束一些对应特征点的位置,使生成的同构三角剖分具有较好的特征对应.此算法计算量小,运行效率高,对形状复杂的多边形仍然可以得到满意的结果,适合于morphing等实时性的应用要求.     

基于STL文件的空间CAE模型自动识别

STL类型文件是目前CAD／CAM中广泛使用输入／输出格式，它具有简单，适应性好等特点，基于此类文件通过分析、比较、归类、排除等方法识别其中所包含的表面几何及其拓扑信息，进一步通过欧拉定理确定各个表面所围成的实体信息，对下一步的空间模型的有限元分析具有重要意义。     

STL实体的有限差分网格高效剖分算法

为实现对形状复杂薄壁铸件进行精确、合理的网格剖分,建立一种高效的STL实体有限差分网格剖 分算法,基于切片线扫描原理,阐述了对多STL文件格式实体进行网格剖分的处理过程,并编制了有限差分 网格剖分程序．程序采用动态数据结构、优化的奇异点处理技术以及先剖分后容错的方法进行三维有限差分 网格剖分．通过应用实例证明了该程序能够快速地对复杂形状STL实体装配体进行三维非均匀有限差分网 格剖分．该网格剖分算法具有计算速度快、变步长、奇异点优化处理和STL文件容错处理的特点,剖分过程简 捷迅速,节省计算机资源,剖分结果精确,实用性强     

Boolean operations of STL models based on edge-facet intersection

For the data processing of the Rapid Prototyping Manufacturing, Boolean operation can offer a versatile tool for editing or modifying the STL model, adding the artificial construction, and creating the complex assistant support structure to meet the special technical requests. The topological structure of STL models was built firstly in order to obtain the neighborhood relationship among the triangular facets. The intersection test between every edge of one solid and every facet of another solid was taken to get the intersection points. According to the matching relationship of the triangle index recorded in the data structure of the intersection points, the intersection segments array and the intersection loop were traced out. Each intersected triangle was subdivided by the Constrained Delaunay Triangulations. The intersected surfaces were divided into several surface patches along the intersection loops. The inclusion prediction between the surface patch and the other solid was taken by testing whether the candidate point was inside or outside the solid region of the slice. Detecting the loops for determination of the valid intersection lines greatly increases the efficiency and the reliability of the process.     

基于Java3D实现散乱数据点三角剖分的算法

针对平面域中的Delaunay三角剖分,提出了一种改进的波前算法。该算法首先对散乱数据点在平面域的投影进行剖分,再将得到的拓扑关系变换到三维空间,得到散乱数据点的空间拓扑结构。本算法用面向对象的思想设计,并用Java3D实现,可以很方便地应用到网络上。     

Study on complicated solid modeling and Cartesian grid generation method

A Cartesian grid generation method is developed in this study.Two kinds of solid modeling methods,CSG and STL models,are used for complicated solid modeling.The staircase boundary approximation is implemented to handle irregular geometries and the computational domain is discretized using a regular Cartesian grid.Using the edge-based integral slice algorithm,the models are sliced with a set of parallel planes to generate 2D slices information.The scan line filling technique is used to achieve grid generation after slicing.Two grid generation examples with a CSG model and a STL model are given to test the capability of the grid generation method.For grid displaying,a method is proposed to remove the hidden surfaces fasten based on the topology of orthogonal hexahedral grids.The parallelization of grid displaying is achieved by employing multi-threaded parallel technique.Parallel test results show that the parallel algorithm has the absolute advantage on speed compared to the serial algorithm.     

一种确定高阶Delaunay三角网中可用k—OD边的算法

目的构建高阶Delaunay三角剖分方法的数字地形模型,有效地减少局部极值问题,使得地形模型能更好地反映原始地形的真实面貌．方法提出了一种确定高阶Delaunay三角网中可用k-OD边的方法,该方法首先在任意边uv的两侧分别确定两点,使每个点与uv边形成的三角形的外接圆不包含同侧的点,若这两三角形都为k—OD三角形,则uv边是可用k—OD边．结果用Visual C＋＋实现算法,通过实验验证了算法的有效性,对于具有n个点的点集P,在时间O（nk^2＋nklogn）内可以计算出所有的可用k—OD边．结论选择合适的可用k—OD边生成相应的高阶Delaunay三角网来模拟实际地形,可以有效地减少局部极小的数量,使地形模型更接近于实际地形．     

Delauny三角网与邻接关系自动生成的数据结构与算法

在三角网生长法思想的基础上提出了一种Delauny三角网数据结构和基于该数据结构的构网与邻接关系生成的算法.本数据结构采用由三角形对象组成的单表结构,每个三角形对象都有组成它的三个边对象指针;而边对象是作为三角形对象的索引对象,它也有指向其两个左、右邻接三角形的指针.该数据结构及算法具有构网效果较好和三角形邻接查询较快的优点     

Delauny三角网与邻接关系自动生成的数据结构与算法

在三角网生长法思想的基础上提出了一种Delauny三角网数据结构和基于该数据结构的构网与邻接关系生成的算法.本数据结构采用由三角形对象组成的单表结构,每个三角形对象都有组成它的三个边对象指针;而边对象是作为三角形对象的索引对象,它也有指向其两个左、右邻接三角形的指针.该数据结构及算法具有构网效果较好和三角形邻接查询较快的优点     

基于区域追踪法的三角化算法

本文提出了一种基于区域追踪法的三角化算法，所生成的三角网格在三角形最小内角为极大的意义下是最佳的，在数据结构上给出了棱边链表结构及其算法。     

Delaunay三角剖分的快速重建算法

本文描述了一种Delaunay三角剖分的快速重建算法,用以节省三角网格存储和传输时间.该算法既可以在基于均匀网格的Delaunay三角化过程中,直接生成点集序列,也可以推广到其他Delaunay三角剖分方法的输出结果,在O(n)的时间内生成点集序列.简单遍历这个点集序列就可以在O(n)的时间内重建Delaunay三角剖分.与以前的算法相比,该算法具有重建操作简单、执行速度快、拓扑信息完全隐藏在点集序列中、不需要增量插入操作等特点.     

Computing the Intersection of a Plane and Geometric Primitives in VRML Model for Rapid Prototyping Software

VRML(Virtual Reality Modeling Language)format as an international standard for virtual reality,has al- ready been widely adopted for graphical representation of 3D objects over the Web.Adopting VRML model in RP(Rapid Prototyp- ing)can reduce the precision loss which is caused by triangulation in generating STL file.Hence exploring a slicing method and de- veloping a slicing software for VRML model is important and significant to improve the accuracy of RP products.Finding inter- sections of a plane and VRML model is the key operation in slicing algorithm.This paper presents a method for calculating the in- tersections between a set of parallel planes and VRML geometric primitives.Based on the analysis of the relative position between a plane and a geometric primitive,intersection conditions in all cases were obtained,and the geometric parameters and corresponding equations of intersections were derived.The algorithm had been tested,and applications show that it is robust and effective.