一种改进的六角形砍边细分方法

研究了六角形网格上的曲面细分算法,改进了六角形网格砍边细分算法.在六边形网格的砍边细分过程中,利用对偶砍角法对非六角形网格进行六角形网格化预处理,然后通过计算相邻两个面片的夹角,根据预先设置的阈值,自动对初始混合控制网格上具有尖锐特征的顶点和边分别作标记,然后对这些标记过的边和点进行特殊处理,局部修改细分规则进行迭代细分.实验结果表明,该算法效果好,能更好地保持原始模型的特征.     

基于逆 Loop 细分的半正则网格简化算法

摘 要：三维网格简化是在保留目标物体几何形状信息的前提下尽量减小精细化三维模型 中的点数和面数的一种操作,对提高三维网格数据的存取和网络传输速度、编辑和渲染效率具 有十分重要的作用。针对大多网格简化算法在简化过程中未考虑网格拓扑结构与视觉质量的问 题,提出了一种基于逆 Loop 细分的半正则网格简化算法。首先根据邻域质心偏移量进行特征 点检测,随后随机选取种子三角形,以边扩展方式获取正则区域并执行逆 Loop 细分进行简化。 最后,以向内分割方式进行边缘拼接,获取最终的简化模型。与经典算法在公开数据集上进行 实验对比,结果表明,该算法能够在简化的同时有效地保持网格特征,尽可能保留与原始网格 一致的规则的拓扑结构,并且在视觉质量上优于边折叠以及聚类简化算法。     

Catmull-Clark细分曲面的正则性

针对Catmull-Clark(C-C)细分曲面的正则性进行研究,得到简单易用的判别C-C细分曲面正则性的充分条件.首先给出网格点差分向量的3种定义:前向差分向量,中心差分向量和后向差分向量;然后推导出C-C细分曲面的差分向量的细分格式;进一步,通过特征分析建立了C-C细分极限曲面的切向量与初始控制网格差分向量之间的关系;最后得到判别C-C细分极限曲面正则性的一个充分条件.由于该判别条件表达为初始控制网格差分向量之间的几何关系,因此这个条件具有明显的几何意义.实验结果表明,文中的判别条件易于验证.     

基于参数分解的正则四边形插值细分曲面的快速求值

提出了两种正则四边形网格插值细分曲面的求值算法.算法基于参数m-进制分解和构造矩阵序列,通过参数分解数列对应的矩阵乘积得到基函数值,得到初始网格上对应控制点的权值,从而实现插值细分曲面求值.算法1 基于2D 细分掩模,算法2 基于张量积.数值实验表明,算法高效且低存储.     

基于Catmull-Clark细分的新细分算法的研究

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,采用边数缓慢增长的策略,使生成的曲面光滑连续。该算法生成曲面在规则点具有C2连续性,在非规则点具有C1连续性。该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3D图像重构及网络传输等应用领域。由于文中细分算法对初始网格的拓扑变更,因此第一次细分会产生扭曲现象,但后面的细分会逐步光滑。     

基于Catmull-Clark细分的新细分算法的研究

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,采用边数缓慢增长的策略,使生成的曲面光滑连续.该算法生成曲面在规则点具有C2连续性,在非规则点具有C1连续性.该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3D图像重构及网络传输等应用领域.由于文中细分算法对初始网格的拓扑变更,因此第一次细分会产生扭曲现象,但后面的细分会逐步光滑.     

三角网格模型上任意两点间的近似最短路径算法研究

提出一种任意三角网格模型上两点间的近似最短路径算法．该算法首先将三角网格模型表示为带权图结构，然后用Dijkstra算法计算带权图中两顶点间的最短路径，并将其作为网格模型上该两点间最短路径的初始近似．通过不断地迭代对相关三角形边进行自适应细分，并构造每次细分后新的带权图，从而对网格模型上的两点间最短路径进行迭代逼近．该算法效率高，可以很好地控制精度，适用于大型三角网格模型两点间最短路径寻找．文中还讨论了该算法在任意三角网格模型区域划分中的应用．     

非平均化自适应Catmull-Clark细分算法

提出一种基于网格边的光滑度计算来进行Catmull-Clark自适应细分的新算法。该方法能够在满足显示需求的前提下较好地减小细分曲面过程中的网格生成数,同时解决了由于采用网格顶点曲率计算,来实现自适应细分方法中平均化生成顶点曲率带来的不足。通过对比试验,算法能更好地区别当前细分网格中光滑与非光滑区域,增加对非光滑区域网格加密密度,并且该算法能够普遍适用于较复杂的细分模式中,具有一定的推广价值。     

基于C-C细分的四边形网格上插值光滑Bézier曲面的生成

在任意拓扑的四边形网格上构造光滑的曲面是计算机辅助几何设计中的一个重要问题.基于C-C细分,提出一种从四边形网格上生成插值网格顶点的光滑Bézier曲面片的算法.将输入四边形网格作为C-C细分的初始控制网格,在四边形网格的每张面上对应得到一张Bézier曲面,使Bézier曲面片逼近C-C细分极限曲面.曲面片在与奇异顶点相连的边界上G1连续,其他地方C2连续.为解决C-C细分的收缩问题,给出了基于误差控制的迭代扩张初始控制网格的方法,使从扩张后网格上生成的曲面插值于初始控制网格的顶点.实验结果表明,该算法效率高,生成的曲面具有较好的连续性,适用于对四边化后的网格模型上重建光滑的曲面.     

基于C—C细分的四边形网格上插值光滑Bezier曲面的生成

在任意拓扑的四边形网格上构造光滑的曲面是计算机辅助几何设计中的一个重要问题．基于C—C细分,提出一种从四边形网格上生成插值网格顶点的光滑Bezier曲面片的算法．将输入四边形网格作为C—C细分的初始控制网格,在四边形网格的每张面上对应得到一张Bezier曲面,使Bezier曲面片逼近C—C细分极限曲面．曲面片在与奇异顶点相连的边界上G^1连续,其他地方C^2连续．为解决C—C细分的收缩问题,给出了基于误差控制的迭代扩张初始控制网格的方法,使从扩张后网格上生成的曲面插值于初始控制网格的顶点．实验结果表明,该算法效率高,生成的曲面具有较好的连续性,适用于对四边化后的网格模型上重建光滑的曲面．     

任意拓扑网的细分改进

在改进任意拓扑网构造光滑表面时,初始控制网格确定的情况下,生成的曲面形状惟一确定,最终的物体造型也随之确定,不具有可调性,因而在曲面细分过程中引入了控制参数和摄动。通过引入控制参数,调节一个参数值,使得所得的细分曲面的表达度可控,可以得到一系列的细分曲面。引入摄动是为了改进了空间位置,允许局部地调控约束曲面的形状。最后给出了曲面设计的实例,表明这种算法简单、有效。     

混合网格的可调细分算法

论文主要研究混合网格的曲面细分问题,提出了一种带有可调参数的细分算法。该算法适用于多边形网格、三角形网格,以及两者的混合网格情形,且对开的和闭的拓扑结构都能进行处理。由于在算法中引入了可调参数,这样既可产生光滑曲面,也可产生具有尖锐特征的曲面,且通过调整参数还可产生标准的Catmull-Clark细分和Loop细分。另外,实现该算法不需要复杂的数据结构。     

基于逆3 细分的渐进网格生成算法研究

提出一种基于逆3 细分的渐进网格生成算法,用于解决图形的快速传输和显示问 题。算法的基本思路是：将细密网格通过边折叠操作得到简化网格,以细分极限点逼近原始网 格为准则进行网格调整,采用3 细分得到高密度网格,调整后进行逆3 细分,即逐层次删除 部分顶点,生成用于重构渐进网格模型的基网格,并记录每层删除顶点在采用本层表示时相对 于细分计算位置的几何调整量。3 细分过程中三角片数量增长速度较慢,采用逆3 细分利于 生成多层次的渐进网格,经实例验证,逆3 细分生成渐进网格的效果能满足快速、多分辨率显 示要求。     

基于蝶形细分自适应算法的三维地形仿真

基于格网法提出了蝶形细分自适应算法进行三维地形模拟,以原网格顶点的法向量为约束条件,通过对初始三角形控制网格进行多阶曲线迭代插值的非静态细分,实现几何造型.插值点的计算依据网格的局部几何特征,根据三角形网格上顶点的平坦度进行有选择性的自适应细分,同时对细分过程中产生的曲面裂缝加以弥补.地形仿真实例显示新的自适应细分方法可以很好地继承原始网格的形状特征,在曲面的光滑度和真实性上更加完善,加快了图形处理的速度.     

A Shrink Wrapping Approach to Remeshing Polygonal Surfaces

Due to their simplicity and flexibility, polygonal meshes are about to become the standard representation for surface geometry in computer graphics applications. Some algorithms in the context of multiresolution representation and modeling can be performed much more efficiently and robustly if the underlying surface tesselations have the special subdivision connectivity. In this paper, we propose a new algorithm for converting a given unstructured triangle mesh into one having subdivision connectivity. The basic idea is to simulate the shrink wrapping process by adapting the deformable surface technique known from image processing. The resulting algorithm generates subdivision connectivity meshes whose base meshes only have a very small number of triangles. The iterative optimization process that distributes the mesh vertices over the given surface geometry guarantees low local distortion of the triangular faces. We show several examples and applications including the progressive transmission of subdivision surfaces.     

Adaptive and Feature-Preserving Subdivision for High-Quality Tetrahedral Meshes

We present an adaptive subdivision scheme for unstructured tetrahedral meshes inspired by the       -subdivision scheme for triangular meshes. Existing tetrahedral subdivision schemes do not support adaptive refinement and have traditionally been driven by the need to generate smooth three-dimensional deformations of solids. These schemes use edge bisections to subdivide tetrahedra, which generates octahedra in addition to tetrahedra. To split octahedra into tetrahedra one routinely chooses a direction for the diagonals for the subdivision step. We propose a new topology-based refinement operator that generates only tetrahedra and supports adaptive refinement. Our tetrahedral subdivision algorithm is motivated by the need to have one representation for the modeling, the simulation and the visualization and so to bridge the gap between CAD and CAE. Our subdivision algorithm design emphasizes on geometric quality of the tetrahedral meshes, local and adaptive refinement operations, and preservation of sharp geometric features on the boundary and in the interior of the physical domain.     

渐进网格及其在移动计算中的应用

在移动计算中,3维图形通常是由几何造型的网格来表示。为了解决移动图形的存储、传输和显示问题,提出了一种基于逆细分的构建渐进网格的算法,给出了渐进网格通过网格传输和在移动终端上渲染3维图形的方法。细密的网格通过逐层地、分批地删除其冗余信息,最后生成由基网格和一系列误差值组成的渐进网格。在算法实施时,将Loop逼近型细分模式作为插值型细分模式进行操作。该算法共分3个关键步骤:网格分裂、奇点预测、网格更新。简化后的渐进网格可以无损还原。实验结果表明,该算法效率高,比以往的方法速度快。     

Detecting and reconstructing subdivision connectivity

inverse subdivision algorithms , with linear time and space complexity, to detect and reconstruct uniform Loop, Catmull–Clark, and Doo–Sabin subdivision structure in irregular triangular, quadrilateral, and polygonal meshes. We consider two main applications for these algorithms. The first one is to enable interactive modeling systems that support uniform subdivision surfaces to use popular interchange file formats which do not preserve the subdivision structure, such as VRML, without loss of information. The second application is to improve the compression efficiency of existing lossless connectivity compression schemes, by optimally compressing meshes with Loop subdivision connectivity. Our Loop inverse subdivision algorithm is based on global connectivity properties of the covering mesh, a concept motivated by the covering surface from Algebraic Topology. Although the same approach can be used for other subdivision schemes, such as Catmull–Clark, we present a Catmull–Clark inverse subdivision algorithm based on a much simpler graph-coloring algorithm and a Doo–Sabin inverse subdivision algorithm based on properties of the dual mesh. Straightforward extensions of these approaches to other popular uniform subdivision schemes are also discussed. Published online: 3 July 2002     

三维网格图形多分辨率分析与压缩

多分辨率分析和细分小波是近年来三维网格图形处理的新方法;该文实现了三维网格图形的网格细分连续重组和多分辨率分析算法,研究了基于细分小波系数选择的三维网格图形压缩。研究结果表明,对具有丰富冗余细节的三维网格图形,细分小波算法可以取得较好的压缩效果,该文还改进了Ｅｃｋ等提出的网格重组分区算法,使之更适用于一般的三维网格图形。     

六角形网格细分曲面算法介绍

细分曲面算法通常采用三角形、四角形面片，最近基于六角形面片的细分算法成为研究的热点。六角形在其他领域的应用已经取得了良好的效果，这为其在细分领域的应用打下了良好的基础。本文分别讨论了三种六角形网格细分曲面算法，并对三者进行了比较。由于在实际应用中，六角形网格并不经常遇到，所以我们还讨论了两种不同的三角形到六角形的转变技术。