一种STL中交错三角片的识别与删除算法

介绍了一种基于STL表示的三角网格模型中交错三角片的识别与删除算法.该方法首先对STL三角网格模型重新建立拓扑关系;接着将网格模型包围盒划分成若干个小的立方体包围盒,并记录和各立方体包围盒相贯的三角片ID号;然后检测单个立方体包围盒中的三角片包围盒空间是否重叠,在空间重叠的基础上进一步检测两个三角片是否交错;最后将所有标志为交错的三角片及其拓扑关系删除.算例结果证明了该算法的可行性和高效性,并优化了逆向工程相关应用中三角网格模型的质量.     

基于顶点删除的三角网格模型简化新方法

为进一步提高海量三角网格模型的简化速度,在经典顶点删除算法的基础上,从顶点法向量的保持、平均平面的近似获取、顶点删除后所留空洞的直接三角化3方面进行了改进.实验结果表明,改进后的顶点删除算法对三角网格模型的简化速度显著加快,简化后的模型与原模型相比在视觉上保持了良好的一致性,证明了该算法的有效性和可靠性.     

大交叠区域的三维网格的融合与拼接

 通过融合重叠区域的顶点以及带边约束的基于点邻域平坦度的网格重构算法,实现了大交叠区域的三角网格的拼接,避免了因删除重叠区域的顶点而需要的补洞操作以及裁剪而产生的细碎三角形.首先,基于有向包围盒的思想,对网格的重叠区域进行快速定位;针对重叠区域的网格顶点,利用移动最小二乘的方法进行融合,避免了由于配准不精确而产生的噪音;而后,利用带边约束的基于点邻域平坦度的网格重构算法,对剩下的重叠区域的顶点进行三角化;最后,通过合并网格中的共同边界边实现网格的拼接.实验表明,该方法对于存在大交叠区域的三角网格的拼接快速而有效.     

激光雷达扫描数据的快速三角剖分及局部优化

为了研究维激光雷达测量所得点云数据的三角构网,根据激光雷达逐行扫描特点,采用了改进的三角剖分方法,对点云数据进行不规则三角网格划分.基于激光雷达点云数据位置拓扑信息,分析了相邻扫描线之间数据点的相对位置关系,利用几何关系进行初步配对构网;并结合经典法则对初始网格进行局部优化,得到最终三角网;同时,对优化前后的三角网,提出一种新的评价法则进行剖分效果对比.结果表明,充分利用点云特点进行三角剖分可改进算法.所提出的剖分效果评价法可帮助检验构网质量.     

基于向量场距离函数的网孔模型修复

提出了一种基于向量场距离函数的网孔模型修复算法,用于修复各种多边形网孔模型。可用于激光三维建模等应用中,作为一种体修复算法,其鲁棒性好,对于任意带缺陷的输入网孔模型,经修复后均能得到无缺陷的封闭且法向一致的三角形网孔输出。修复过程中,体模型用向量场距离函数表征,该表征方法比传统的标量场距离函数更能保留模型的原始特征。此外,在提取输出表面轮廓时,对传统MC算法中求取立方体网格与形面交点的插补算法作了改进。理论和实践证明,改进后插补点的位置更接近网格与形面交点的实际位置,因而提取出来的网孔模型更为精确,比传统方法精确约16.8%。     

包含多重嵌套轮廓线的激光切割空移路径规划

包含多重嵌套轮廓线的空移路径规划是开发激光切割系统的主要问题之一,在满足嵌套图形由内到外的激光切割工艺要求下,提出启发式排序和网格排序算法,实现优化排序。首先通过射线法,判断多重嵌套轮廓线的位置关系;然后采用最佳适应度优先的启发式排序算法,将空移距离、轮廓线的面积作为评价指标,分别赋值权重得到总体适应度,选择适应度高的轮廓线作为下一个切割图形;最后,为了满足不同应用场景,提出另外一种网格排序方法,根据轮廓线控制点的疏密程度,基于层次聚类算法划分网格,按照规则的路线遍历网格,依次确定定位到每个网格中的轮廓线。仿真与试验结果表明,相比于智能优化排序算法,启发式排序和网格排序在满足激光切割工艺要求的前提下,不仅可以有效缩短空移路径,还大大减少了计算时间,显著提高激光切割效率和质量。     

自由曲面破损零件激光再制造修复路径生成

针对复杂自由曲面零件激光再制造中在线示教加工路径存在的问题,进行了三维激光熔覆再制造修复路径的研究,提出了基于等距平行截面法的修复轨迹自动生成算法。利用任意等距平行截面与三角网格模型求交确定激光束扫描点位置;估算出三角网格中每个顶点法矢后,通过对交点所在边的两顶点法矢插值得到交点的法矢,确定了在加工点激光束的姿态。应用实例表明,该算法取得了良好的加工效果,能够达到实用化要求。     

CIF格式挖空多边形切割为PG3600格式矩形的算法

给出了一种微光刻图形CIF格式的中间挖空多边形切割成PG3600格式所需矩形的新算法。首先,用水平扫描线把有内环的多边形切割成三角形或梯形;然后,把三角形或梯形切割成矩形和直角三角形;最后,把直角三角形用矩形包围或将其直接切割成矩形。本算法的优越性在于不需要先把挖空多边形切割成凸多边形后再进行切割,而是直接进行,对于三角形则采用了矩形包围拼接的方法,大大减少了切割出的矩形数据量。另外,本算法同样适用于没有内环的凸凹多边形的切割。     

一种改进的全四边形网格生成方法及优化

在任意二维区域的全四边形网格生成方法中,铺砌法是目前较好的一种方法。但是当边界出现不规则区域时,网格生成完毕后内部会产生一些质量较差的单元,且判断网格交叉现象是否发生和解决网格交叉问题比较困难。为了提高该方法的适应性和可靠性,提出一种新的改进算法,它对边界不规则区域网格生成和解决网格交叉问题等关键技术进行改进,并加入四边形网格优化方法。将改进后的铺砌法应用于船舶有限元网格划分中,取得了较好的应用效果,最后给出算例进行了验证。     

激光三角网格点云孔洞曲面修补方法

三维激光扫描点云在采集和处理后生成的三角化网格,由于测量设备限制或模型自身形状特点常包含孔洞,这类孔洞会给后续三维重建带来障碍.针对孔洞修补问题,提出了一种激光三角网格曲面点云孔洞修补算法.首先对封闭孔洞通过遍历三角网格确定三角面片边界,检测孔洞.其次基于最小角度法在孔洞多边形处快速生成新三角面片,形成初始网格.然后融合最小二乘网络与径向函数隐式曲面,利用最小二阶导数对曲面曲率进行最小化,并与原始网格曲率变化趋势保持相同,最终实现激光点云孔洞修补.实验结果表明,与其他点云修补方法相比,该方法降低了修补误差,适用于多种三角网格模型孔洞修补.     

基于单片机控制的步进电机曲线运动模型的设计

步进电机是将电信号转换成角位移或线位移的装置,由于步进电机在速度和位置上的控制优势,使得由步进电机控制的切割机床等生产机床能够更加准确和便捷的完成任务,使得生产能够更快更好的满足市场的需求。单片机做为一种嵌入式的控制芯片,要比PLC更加高效、易懂,也更加的节约成本,使得操作更加简单。本文采用89C51单片机完成对步进电机的控制,使两个步进电机控制的切割点在一个固定的平面内做曲线运动,通过光电编码器反馈角位移信号给单片机控制端,并分析步进电机的加减速曲线控制,设计了基于单片机的步进电机平面切割模型。     

结合帧差法与Mean Shift的抗遮挡跟踪算法

针对目标严重遮挡后,运动状态发生改变时,传统的基于运动预测的算法无法有效跟踪的问题,提出一种基于帧差法的改进算法。引入巴氏系数(Bhattacharyya)作为目标是否发生遮挡的判据;当发生遮挡时,帧差法检测目标,再次检测到目标时将此位置作为Mean Shift迭代的起始位置;最后正常跟踪时采用卡尔曼滤波预测目标位置,减少迭代次数。实验结果表明,当目标在严重遮挡后,运动状态改变时,基于运动预测的算法将无法跟踪目标,改进算法能够重新跟踪目标。     

基于Reeb图的三维网格模型骨架提取算法

针对目前骨架提取算法存在计算复杂度高、骨架结构不够精确等问题,本文基于Reeb思想提出一种改进的三角网格模型骨架提取算法。首先对三角网格模型进行有效简化,计算简化后的模型特征点,以特征点为聚合点,测地距离函数为映射函数,根据不同顶点的函数值进行特征区域划分,然后利用不同分支的顶点信息进行拓扑分析,连接拓扑构造出的骨架点,并对多余骨架点做删除操作。实验结果表明,可得到较好的骨架提取结果。     

局部包络片控制误差简化三角网格模型

利用内外包络控制三角网格模型简化误差是一种可行的方法.但构造整个模型的内外包络需要花费较多的时间,且每次简化操作时也会进行大量重复的三角形相交检测,使算法效率下降.针对这些问题,本文提出了局部包络片控制误差的思想,即每次简化操作仅利用相关部分的包络来控制误差.算法采用三角形收缩操作简化模型,当原始模型上的一个三角形被选中,并尝试进行收缩操作时,先构造其对应的局部包络片;在该三角形收缩后,原来与之相邻的三角形将发生形变,若这些形变后的三角形位于局部包络片之间,则认为此次三角形收缩操作可以接受,否则予以取消.实验结果表明,局部包络片保持了良好的误差控制效果,且由于构造简单,很少发生自交现象,减少了三角形相交检测次数,提高了计算效率.     

改进贪婪投影三角化算法的激光点云快速三维重建

通过三维激光扫描仪获取的点云数据具有密度大、精度高等特点。本文针对贪婪投影三角化算法在对采集的大量点云数据进行三维重建时耗时长,重构的模型表面不够光滑,存在细小孔洞的问题,提出一种改进的点云三维重建算法。该方法首先用体像素网格滤波算法对点云进行下采样;然后使用移动最小二乘算法对输入的点云进行平滑及重采样,并且使用八叉树来代替KD树进行近邻域搜索;最后使用基于移动最小二乘算法的点云法线估计的贪婪投影三角化算法对点云进行重建。经过实验验证,该方法可以缩短重建时间,减少孔洞,并构建出平滑、点云拓扑结构更为准确的模型。     

顶点法矢在自适应Loop细分算法中的应用

本文根据一种新的面积角度加权顶点法矢计算公式对顶点平坦度方法进行了改进,考虑到了三角面片的面积和形状对三角网格顶点法矢的综合影响.使顶点法矢的计算结果更为准确,也使求顶点平坦度的算法得到了优化.     

基于射线管分裂方法的SAR 场景快速消隐技术

SAR 场景模型常采用非均匀三角网格描述,使得传统的基于Z-Buffer 技术的消隐算法难以在保持较高的消隐精度的同时兼顾消隐效率。该文提出了一种基于射线管分裂方法的SAR 场景快速消隐技术,将复杂SAR 场景的消隐问题分解为两个简单过程:一是对场景三角网格在发射平面上的投影点云做2 维Delaunay 三角网格划分,二是基于射线管分裂方法对新生网格可见性进行判断和拓扑重构。典型飞机目标和草地上T-72 坦克的消隐结果验证了该方法的准确性和高效性。      

顶点法矢在自适应Loop细分算法中的应用

本文根据一种新的面积角度加权顶点法矢计算公式对顶点平坦度方法进行了改进．考虑到了三角面片的面积和形状对三角网格顶点法矢的综合影响。使顶点法矢的计算结果更为准确．也使求顶点平坦度的算法得到了优化。     

基于多重网格法的三角网格精化算法及其改进

给出一个基于多重网格法的三角网格精化算法及其性质,此精化算法一般需要对非协调的三角形作多次协调迭代才能完成,其精化剖分的效率较低,另外精化网格数量的增加基本上是以2倍的方式增加。对于这些不足之处,通过引入费尔马点及其性质,提出了一种新的改进的精化算法,并证明了该改进算法提高了三角网格精化剖分的效率和剖分网格的数量及质量。     

基于网格的立体图像编码算法

基于特征点视差估计与三角网格映射,提出一种立体图像压缩编码算法。为了保持压缩后视点对的视差不发生变化,利用绝对差值图进行特征点选取。进行残差图像编码时,结合了心理立体视觉影响、人眼亮度色度特性、立体图像对色度特点与三角网格映射特点等因素,提出了立体残差编码只需对Y分量进行的方法。实验表明,该算法具有一定的优越性,如压缩比大,图像质量与立体感均较好。