基于边界采样技术的插值Loop细分方法

本文在分析了传统几何造型的弊端及开曲面造型中光滑边界曲线的插值要求后,针对细分曲面造型方法中较常用的Loop细分,提出了基于边界采样技术的插值细分曲面造型方法。该方法一方面利用了细分曲面造型的优点,如算法简单、可表达任意拓扑结构等;另一方面又满足了工程应用中插值边界曲线的要求。文中详细讨论该算法的步骤,并通过示例验证了该算法的有效性和实用性。     

基于C—B样条的Catmull—Clark细分曲面

为了解决Catumull-Clark细分曲面在工程上难以推广的问题，给出了一种基于C－B样条的Catumull-Clark细分曲面的算法，C－B样条曲线是B样条曲线的拓广，但它们的形状依赖于参数α，由于新的曲面细分方法充分利用C－B样条能够精确表示圆，椭圆等规则形体的特性，因而使通过此方法生成的细分曲面，除了在奇异点处能保持二阶导数连续外，还能够像C－B样条曲线，曲面一样，精确地表示圆柱等常规曲面，统一工程曲面等的造型，同时它仍然保持细分曲面的造型特点，即能够解决NURBS曲面难以处理的任意拓扑结构的造型问题，另外，还可依赖控制参数α的调节作用来增加造型的自由度，而且当α→0时，它们就退化成Catmul-Clark细分曲面，在工程图形上的应用实例表明，这种算法简单，有效。     

一个绘制几何形状线框图的软件—GEMD

本文介绍一个绘制几何形体线框图的软件GEMD,该软件是基于几何造型方法开发的。文章叙述了GEMD的主要功能、有关算法和数据结构等。     

多分辨率几何造型系统设计与实现

将小波分析、细分造型、网格化简等多分辨率造型技术与基于NURBS的造型技术相结合,独立开发了多分辨率几何造型系统.给出了改进的辐射边拓扑数据结构,统一表示线性网格曲面和参数曲面以及流形和非流形形体.依据STEP标准定义了几何元素类型,基于UML描述了类结构定义.最后介绍了系统功能模块并给出了运行实例.     

基于几何造型的有限元网格的自适应生成

介绍一个基于几何造型系统的有限元分析的前处理系统。该系统可对几何造型的二维任意形体进行快速可靠的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分，提出网格自动生成的网格密度的控制和基于误差估计的自适应有限元网格生成算法，并给出了应用实例。     

基于几何造型的有限元网络自适应生成

介绍一个基于几何造型系统的有限元分析的前处理系统。该系统可对几何造型的二维任意形体进行快速可靠的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分，提出网络自动生成的网络密度的控制和基于误差估计的自适应有限元网格生成算法，并给出了应用实例。     

产品造型的几种方法

产品造型的几种方法江苏广播电视大学陈为几何造型是ＣＡＤ系统中的关键技术，在现有成熟的ＣＡＤ系统中，常用的几何造型方法有：线框造型、曲面造型和实体造型。１线框造型（ｗｉｒｅｆｒａｍｅｍｏｄｅｌ）线框造型以空间顶点、棱线表示三维形体。它是ＣＡＤ中最早用来...     

基于细分曲面的三维服装柔性实体模拟

提出一种基于细分曲面的三维服装柔性实体模拟算法，该算法将整个模拟过程分为两个阶段：首先利用四点细分曲面造型方法生成三维服装刚性曲面，然后在刚性曲面基础上通过引入织物的物理模型来模拟三维服装柔性曲面，通过物理和几何模拟方法有机结合，算法有效解决了复杂衣片间的缝合问题，较大地提高了模拟的计算效率，同时，也提出了一种基于细分曲面层次数据结构的碰撞检测算法，有效提高了模拟速度，提出的算法已全部在所开发的三维虚拟服装试衣系统中得以实现，实验结果表明：该算法具有模拟效率高、交互性强和易于计算机实现等优点。     

基于细分曲面的多分辨率空间变形

在几何造型和计算机动画中，空间变形是一种重要的几何外形编辑和柔性物体动画生成技术．提出一种基于细分曲面控制的多分辨率空间变形方法，解决了变形控制手段的复杂性和变形效率之间的矛盾．对采用多种细分规则的变形结果进行了比较和分析，得出了选择适当的细分规则和细分深度的经验性原则．在算法效率方面，通过采用空间剖分技术加速了参数化过程，并且利用细分的局部性缩短了变形的响应时间，从而达到了实时交互的目的．最后，在上述算法的基础上实现了一个完整的空间变形系统，提供了多种交互手段用以生成控制网格，并实现了具有多分辨率性质的变形控制．     

基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面

为了解决 Catum ull- Clark细分曲面在工程上难以推广的问题 ,给出了一种基于 C- B样条的 Catumull-Clark细分曲面的算法 .C- B样条曲线是 B样条曲线的拓广 ,但它们的形状依赖于参数 α.由于新的曲面细分方法充分利用 C- B样条能够精确表示圆、椭圆等规则形体的特性 ,因而使通过此方法生成的细分曲面 ,除了在奇异点处能保持二阶导数连续外 ,还能够像 C- B样条曲线、曲面一样 ,精确地表示圆柱等常规曲面、统一工程曲面等的造型 ;同时它仍然保持细分曲面的造型特点 ,即能够解决 NU RBS曲面难以处理的任意拓扑结构的造型问题 ,另外 ,还可依赖控制参数 α的调节作用来增加造型的自由度 ,而且当 α→ 0时 ,它们就退化成 Catm ul- Clark细分曲面 .在工程图形上的应用实例表明 ,这种算法简单、有效 .     

基于双参数四点细分法的曲面造型

将双参数四点细分曲线方法进行推广，提出了基于双参数四点细分法的曲面造型方法，并对其收敛性进行了分析。该方法通过对两个参数的适当调节能够较容易地控制极限曲面的形状，极限曲面能够达到C4连续，可以应用到对曲面的连续性要求较高的曲面造型中去。在给定初始数据的条件下，可通过对形状参数的适当选择来实现对极限曲面的形状调整和控制，试验表明该算法生成光滑曲面是有效的。     

一种n次均匀B样条曲线细分算法

利用 次均匀B样条细分的掩模与Pascal三角形关系,并借助控制多边形在每次加细过程中新旧控制顶点对应的几何位置关系,给出一种新的 次均匀B样条曲线细分算法,基于该算法构造出带有形状参数的局部插值约束的奇次均匀B样条细分曲线。通过理论和算例说明,该算法几何直观性强、新旧点对应明确、应用灵活且能保持良好的参数连续性。     

模型显著域上的形状调控和处理

基于3维数字模型的显著性度量和显著域处理技术,提出一种模型显著域上的形状调控和处理方法。该方法首先基于曲面上采样顶点处局部投影高度的Gaussian加权平均双边滤波定义数字模型的表面显著性;然后利用定义在模型显著域上的形状调控函数——显著域低通形状调控函数、显著域高通形状调控函数和显著域增强形状调控函数,使模型的显著特征得到有效抑制、提升和增强,实现了针对模型表面显著特征的形状调控和处理。实验结果表明,该方法能够方便快速地实现3维数字模型的不同形状造型效果。     

An adjustable subdivision surface modeling scheme

Based on triangle and quadrilateral meshes, this paper presents an adjustable subdivision surface scheme. The scheme can produce subdivision surface of Cl continuity of limit surface Since an adjustable parameter is introduced to the scheme, the surface modeling is flexible. Depended on given initial data, the limited surface shape can be adjusted and controlled through selecting appropriate parameters. The method is effective in generating smooth surfaces.     

Snake pedals: compact and versatile geometric models withphysics-based control

We introduce a geometric shape modeling scheme which allows for representation of global and local shape characteristics of an object. Geometric models are well-suited for representing global shapes without local detail, but we propose a scheme which represents global shapes with local detail and permits model shaping as well as topological changes via physics-based control. The scheme represents shapes by pedal curves and surfaces, i.e. the loci of the foot of perpendiculars to the tangents of a fixed curve/surface from a fixed point called the pedal point. By varying the location of the pedal point, one can synthesize a large class of shapes which exhibit both local and global deformations. We introduce physics-based control for shaping these geometric models by letting the pedal point vary and use a snake to represent the position of this varying point. The model, a “snake pedal”, allows for interactive manipulation via forces applied to the snake. We develop a fast numerical iterative algorithm for shape recovery from image data using this scheme. The algorithm involves the Levenberg-Marquardt (LM) method in the outer loop for solving the global parameters and the alternating direction implicit (ADI) method in the inner loop for solving the local parameters of the model. The combination of the global and local scheme leads to an efficient numerical solution to the model fitting problem. We demonstrate the applicability of this modeling scheme via examples of shape synthesis and shape estimation from real image data     

基于四边形网格的可调细分曲面造型方法

提出了一种基于四边形网格的可调细分曲面造型方法。该方法不仅适合闭域拓扑结构，且对初始网格是开域的也能进行处理。细分算法中引入了可调参数，增加了曲面造型的灵活性。在给定初始数据的条件下，曲面造型时可以通过调节参数来控制极限曲面的形状。该方法可以生成C1连续的细分曲面。试验表明该方法生成光滑曲面是有效的。     

Deformable Pedal Curves and Surfaces: Hybrid Geometric Active Models for Shape Recovery

In this paper, we propose significant extensions to the snake pedal model, a powerful geometric shape modeling scheme introduced in (Vemuri and Guo, 1998). The extension allows the model to automatically cope with topological changes and for the first time, introduces the concept of a compact global shape into geometric active models. The ability to characterize global shape of an object using very few parameters facilitates shape learning and recognition. In this new modeling scheme, object shapes are represented using a parameterized function—called the generator—which accounts for the global shape of an object and the pedal curve (surface) of this global shape with respect to a geometric snake to represent any local detail. Traditionally, pedal curves (surfaces) are defined as the loci of the feet of perpendiculars to the tangents of the generator from a fixed point called the pedal point. Local shape control is achieved by introducing a set of pedal points—lying on a snake—for each point on the generator. The model dubbed as a snake pedal allows for interactive manipulation via forces applied to the snake. In this work, we replace the snake by a geometric snake and derive all the necessary mathematics for evolving the geometric snake when the snake pedal is assumed to evolve as a function of its curvature. Automatic topological changes of the model may be achieved by implementing the geometric snake in a level-set framework. We demonstrate the applicability of this modeling scheme via examples of shape recovery from a variety of 2D and 3D image data.     

三参数binary细分法

通过在曲线细分过程中引入三个参数,给出一种新的细分曲线构造的算法,并利用生成多项式等方法对细分法的一致收敛性、Ck连续性进行了分析.在给定初始控制数据的条件下,可以通过对形状参数的适当选择来实现对细分极限曲线形状的调控.该方法可以生成C4连续的细分曲线,增加了曲线造型的灵活性.数值试验表明这种算法是有效的.     

三维牙颌模型的牙齿形状建模方法

针对三维牙颌模型由于齿间粘连导致单颗牙齿局部形状缺失的问题,提出一种综合性的牙齿形状建模方法.根据三维牙颌模型的形态特征,采用基于曲面最小主曲率的方法对粘连区域进行准确的检测提取;对删除齿间粘连区域后生成的齿间开口利用局部最优化权值规则进行剖分并细分优化,生成"中间"恢复曲面;根据牙齿的生理医学特征,以齿间开口的边界信息为约束条件,采用基于最小化曲面能量函数的方法对"中间"恢复曲面进行变形调整,实现单颗牙齿缺失形状的准确恢复.实验结果表明,采用文中方法能取得满足临床口腔医学要求的形状建模结果.     

四点多参数Binary细分曲线

在曲线细分过程中引入六个参数,构造出一种新的四点多参数细分Binary曲线算法。对四点多参数Binary细分法的一致收敛性、连续性进行分析,该算法使Dyn四点法以及2到6次均匀B样条细分曲线成为特例。通过对形状参数的适当选择来实现对细分极限曲线形状的调控,增加曲线造型的灵活性,并给出造型实例。