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。     

面向三角网格的自适应细分

细分曲面存在的一个问题是随着细分次数的增多,网格的面片数迅速增长,巨大的数据量使得细分后的模难以进行其它处理。针对这个问题,该文利用控制点的局部信息提出了一种基于Loop模式的自适应细分算法,利用该算法可避免在相对光滑处再细分,与正常细分相比,既大大减少了数据量,提高了模型的处理速度,又达到了对模型进行细分的目的。     

四边形网格的去边细分方法

提出一种四边形网格细分算法：每细分一次四边形网格,其数目增加为原来的两倍,细分二次结果相当于一次二分细分和一个旋转．该算法采用三次B样条张量积的形式,其生成曲面在规则点具有C^2连续性,在非规则点具有C^1连续性．由于该细分算法对网格几何操作简单,所得网格数据量增长相对缓慢,适合于3D图像重构及网络传输等应用领域。     

全局各向异性四边形主导网格重建方法

四边形网格的结构特点要求网格单元满足全局一致性,难以取得网格质量与表达效率之间的平衡.为此,提出一种基于全局的各向异性四边形主导网格重建方法,可生成网格质量好且冗余程度低的四边形网格.重建过程以主曲率线为基本采样单元,首先计算模型表面的主曲率场并对主曲率场积分,得到密集的主曲率线采样;再根据贪心算法,利用几何形体自身的各向异性找出冗余度最高的主曲率线并予以删除;如此循环,直至达到理想的采样密度.该重建方法适用于任意拓扑网格模型,所得到的各向异性四边形主导网格在网格模型分辨率下降时,由于始终保留重要主曲率线,从而可以更好地保持模型特征.同时,在基于贪心算法的渐进式主曲率线删除过程中,可产生分辨率连续可调的四边形主导网格.     

四边形网格优化中的螺旋条带生成

已有的四边形网格的简化及优化方法大多数都是三角形网格简化在局部几何上的推广.四边形网格的结构受螺旋条带的影响,移除四边形网格中的螺旋条带则可以在拓扑结构上明显提高四边形网格的质量.文中具体讨论了四边形网格上螺旋条带与网格上奇异点的关系及其性质,并根据这个性质给出了四边形网格中螺旋条带的一般生成算法.实验结果表明,该算法可以有效地搜索四边形网格上的螺旋条带,进而通过删除螺旋条带优化四边形网格的拓扑结构.     

全局各向异性四边形主导网格重建方法?

四边形网格的结构特点要求网格单元满足全局一致性,难以取得网格质量与表达效率之间的平衡。为此,提出一种基于全局的各向异性四边形主导网格重建方法,可生成网格质量好且冗余程度低的四边形网格。重建过程以主曲率线为基本采样单元,首先计算模型表面的主曲率场并对主曲率场积分,得到密集的主曲率线采样;再根据贪心算法,利用几何形体自身的各向异性找出冗余度最高的主曲率线并予以删除;如此循环,直至达到理想的采样密度。该重建方法适用于任意拓扑网格模型,所得到的各向异性四边形主导网格在网格模型分辨率下降时,由于始终保留重要主曲率线,从而可以更好地保持模型特征。同时,在基于贪心算法的渐进式主曲率线删除过程中,可产生分辨率连续可调的四边形主导网格。     

四边形网格被折线切割的调整法

板壳成形数值模拟中有时会遇到网格被折线切割的问题。当使用的是四边形网格时,可能被切割成非四边形,为此必须对折线一侧保留部分进行调整。本文分析了四边形网格被折线切割的各种几何特征,并给出相应的处理算法,采用Ｃ语言编制了相应程序,数值例子验证了算法的实用性及可靠性。     

三角形网格转化为四边形网格

现有的全自动网格划分算法大部分生成三角形网格。生成四边形网格更困难。为了缓解这个问题，本文研究并实现了三角形网格转化为四边形网格的线性算法。该算法是对已有的Ｏ（Ｎ＾２）算法的改进。     

Catmull-Clark细分网格数据点拾取

针对将OpenGL选择拾取机制直接作用于Catmull-Clark细分网格数据点的拾取,可能会因细分网格数据量过大而导致名字堆栈溢出的问题,借鉴细分曲面求交的思想,提出一种新的细分网格数据点拾取方法.该方法通过提取拾取对象的邻域网格并进行局部细分,将对细分任意层次上网格数据点的拾取转化为对初始控制网格以及在达到细分层次要求以前每一次局部细分网格点、边、面的拾取和对最后一次局部细分网格数据点的拾取.采用多个拾取算例进行对比分析实验,当细分网格顶点数量较多时,所给拾取方法的拾取命名对象总量和拾取时间都远小于传统OpenGL选择拾取方法.实验结果表明,所给拾取方法能快速准确实现细分网格数据点的拾取,尤其适用于数据量较大的复杂细分模型,可有效避免因拾取名字堆栈溢出而导致的拾取错误.     

基于网格优化的隐式曲面自适应多边形化

隐式曲面多边形化是隐式曲面绘制的一种常用算法.基于网格优化的隐式曲面快速自适应多边形化算法,首先用多边形化算法生成一个粗糙的初始网格,再利用网格优化方法从网格顶点位置、规则性和网格法向三个方面对粗糙网格进行调整,最后根据网格的局部曲率用多边形细分策略细分优化后的网格.实验结果表明,该算法在网格生成速度和网格规则性上都胜于Marching Cubes的多边形化算法,恢复的隐式曲面能较好地反映形状特征.     

边界简化与多目标优化相结合的高质量四边形网格生成

目的 高质量四边形网格生成是计算机辅助设计、等几何分析与图形学领域中一个富有挑战性的重要问题。针对这一问题,提出一种基于边界简化与多目标优化的高质量四边形网格生成新框架。方法 首先针对亏格非零的平面区域,提出一种将多连通区域转化为单连通区域的方法,可生成高质量的插入边界;其次,提出"可简化角度"和"可简化面积比率"两个阈值概念,从顶点夹角和顶点三角形面积入手,将给定的多边形边界简化为粗糙多边形;然后对边界简化得到的粗糙多边形进行子域分解,并确定每个子域内的网格顶点连接信息;最后提出四边形网格的均匀性和正交性度量目标函数,并通过多目标非线性优化技术确定网格内部顶点的几何位置。结果 在同样的离散边界下,本文方法与现有方法所生成的四边网格相比,所生成的四边网格顶点和单元总数目较少,网格单元质量基本类似,计算时间成本大致相同,但奇异点数目可减少70% 80%,衡量网格单元质量的比例雅克比值等相关指标均有所提高。结论 本文所提出的四边形网格生成方法能够有效减少网格中的奇异点数目,并可生成具有良好光滑性、均匀性和正交性的高质量四边形网格,非常适用于工程分析和动画仿真。     

四边形网格间接生成方法

研究了基于背景三角网格的四边形网格间接生成算法,并针对三角形合并过程中容易残留三角形的缺陷提出了确定侧边的详细算法,该算法主要是依据背景三角网格中边的位置和前沿边的情形,通过背景三角网格中已存在的边、边交换或边分割确定侧边,以避免在三角形合并过程中残留三角形单元。最后给出实例验证了算法的有效性。     

Towards flattenable mesh surfaces

In many industries, products are constructed by assembled surface patches in ℜ³, where each patch is expected to have an isometric map to a corresponding region in ℜ². The widely investigated developable surfaces in differential geometry show this property. However, the method to model a piecewise-linear surface with this characteristic is still under research. To distinguish from the continuous developable surface, we name them as flattenable mesh surfaces since a polygonal mesh has the isometric mapping property if it can be flattened into a two-dimensional sheet without stretching. In this paper, a novel flattenable mesh surface (Flattenable Laplacian mesh) is introduced and the relevant modelling tool is formulated. Moreover, for a given triangular mesh which is almost flattenable, a local perturbation approach is developed to improve its flattenability. The interference between the meshes under process and their nearby objects has been prevented in this local flattenable perturbation. Both the computations of Flattenable Laplacian meshes and the flattenable perturbation are based on the constrained optimization technology.     

Shape‐adaptive 3‐D mesh simplification based on local optimality measurement

Mesh simplification is the process of reducing the number of triangles in a mesh representation of object surface. For a given level of detail or error tolerance, the conventional mesh simplification algorithms maximize the edge length globally, without explicitly considering local object shape. In this paper, we present a shape‐adaptive mesh simplification algorithm that locally maximizes edge length, depending on local shape. The proposed algorithm achieves shape‐adaptive simplification by iteratively maximizing edges between vertices, based on comparison with the ‘optimal’ edge lengths derived from local directional curvatures for a given error tolerance. Edge‐based processing facilitates the local shape adaptation and preserves sharp features. Experimental results demonstrate the efficacy of the proposed algorithm, by showing good visual quality and extremely small approximation error. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

骨骼蒙皮动画中网格优化的研究与实现

在骨骼蒙皮动画中需要处理大量的网格三角形，而在很多骨骼蒙皮动画的应用中都需要很高的动画实时性，为了提高骨骼蒙皮动画的实时性，对网格的优化是其中一项重要的工作。该文提出了一种优化网格的方法，并予以实现。     

Anisotropic quadrilateral mesh generation: An indirect approach

In this paper a new indirect approach is presented for anisotropic quadrilateral mesh generation based on discrete surfaces. The ability to generate grids automatically had a pervasive influence on many application areas in particularly in the field of Computational Fluid Dynamics. In spite of considerable advances in automatic grid generation there is still potential for better performance and higher element quality. The aim is to generate meshes with less elements which fit some anisotropy criterion to satisfy numerical accuracy while reducing processing times remarkably. The generation of high quality volume meshes using an advancing front algorithm relies heavily on a well designed surface mesh. For this reason this paper presents a new technique for the generation of high quality surface meshes containing a significantly reduced number of elements. This is achieved by creating quadrilateral meshes that include anisotropic elements along a source of anisotropy.     

Angle deficit approximation of Gaussian curvature and its convergence over quadrilateral meshes

We propose a discrete approximation of Gaussian curvature over quadrilateral meshes using a linear combination of two angle deficits. Let g_ij and b_ij be the coefficients of the first and second fundamental forms of a smooth parametric surface F. Suppose F is sampled so that a surface mesh is obtained. Theoretically we show that for vertices of valence four, the considered two angle deficits are asymptotically equivalent to rational functions in g_ij and b_ij under some special conditions called the parallelogram criterion. Specifically, the numerators of the rational functions are homogenous polynomials of degree two in b_ij with closed form coefficients, and the denominators are . Our discrete approximation of the Gaussian curvature derived from the combination of the angle deficits has quadratic convergence rate under the parallelogram criterion. Numerical results which justify the theoretical analysis are also presented.     

三角网格模型的补洞算法研究

提出了一种三角网格模型的空间孔洞修补算法.首先根据网格中的点、边和三角形之间的关系提取孔洞边界,然后根据孔洞区域的夹角的顺序在空间中依次填补三角形直至修补完全,接着对新增加的高度弯曲的三角形进行细分,最后对修补后的孔洞网格进行几何形态调整,光顺化整个孔洞曲面.实验结果证明,该算法简单、有效,孔洞修补效果好.