基于特征修复的网格模型光顺算法研究

将Perona Malik的灰度图非线形调整方法应用到三维网格模型 ,提出了一种任意网格模型光顺和特征修复算法。该算法通过重复对模型中三角片法矢和网格顶点进行调整 ,不仅保证了调整后网格有效去除噪声 ,还可以在充分保留原始特征的基础上 ,自动对特征进行修复。调整后模型外形光顺 ,特征线清晰突出。文中应用实例表明该算法可以在保证修复特征的前提下 ,得到更合理的三角网格模型。     

保特征的三角网格均匀化光顺算法

为了使网格光顺算法在消除噪声的同时,保持模型特征并优化网格,提出一种保特征的网格均匀化光顺算法.首先获取二阶邻域三角面片的信息,使用改进的双边滤波器和准拉普拉斯算子预测顶点位置,然后综合拉普拉斯光顺法与平均曲率法的优点,沿顶点切平面和法矢量方向同时对网格顶点进行调整.实验结果表明,与现有方法相比,该方法可以有效去除噪声,保持三维表面模型的特征并使网格得到优化.     

基于中轴线的曲面网格质量优化

网格质量对数值模拟的精度和效率有着重要影响,为了提升曲面网格质量,提出一种基于中轴线的曲面网格质量优化算法,由几何特征保持和节点光顺操作组成。采用法向张量投票理论对网格节点进行分类,保证了原始网格的几何特征。节点光顺操作通过不断的调整节点位置来提升网格质量,直到网格质量的变化量小于给定的阈值。针对光滑节点,采用二分法求解邻域多边形中轴上的最优中心点,并将该最优中心点投影回三维网格上,折痕点的最优位置则通过二次多项式插值法求得。应用实例表明,该方法在保证网格几何特征的基础上,较为明显地提升了曲面网格的质量。     

基于离散模型的曲面光顺性分析算法

在曲面均匀三角化的基础上对曲面品质分析算法进行了改进。对裁剪曲面的均匀三角化算法进行了改进，利用格子生长法实现了裁剪曲面三角化，提高了曲面三角化的效率。在此基础上改进了曲面光顺性分析中反射线和高亮线场量值计算和曲面分析中等值线的构造方法，使得场量值的几何意义更加直观，对于多条平行直线光源的场量值计算更加高效。在反求工程软件RE-SOFT中的使用表明，该算法快速、稳定，绘制的等值线可以反映曲面的品质。     

一种保持特征的网格简化算法

针对网格简化算法中出现的细节特征丢失、简化结果过于均匀以及计算复杂等问题,从原始模型的几何特征出发,对待折叠三角形与其邻域内三角形的形状与位置关系进行研究,对三角形折叠点到其三个顶点的偏离程度进行总结,提出了一种基于三角形折叠的保持模型特征的网格简化算法。该方法根据目标三角形各顶点邻域三角形的不同,为其3个顶点分配相应的权值,由各顶点权值的大小最终确定三角形折叠点坐标,然后以二次误差测度为度量标准计算出每个三角形的折叠代价,再结合三角形局部面积比、局部区域不平度以更好地控制简化结果。实验结果表明:该方法能够降低计算的复杂度、提高简化速度,使模型的特征区域和非特征区域均保持一定的简化率,并较好地保持了原始模型的细节特征。     

基于三角Bézier曲面的三角网格模型光顺算法

针对三角网格模型整体光顺效果较差的问题,提出一种基于三角Bézier曲面的三角网格模型光顺算法,该算法采用R*S树组织三角网格模型的动态索引,对三角网格模型进行精确保形精简,根据保形精简后三角网格模型型面几何特征构造整体G1连续三角Bézier曲面,将其作为三角网格模型的光顺参考曲面。通过将三角网格顶点映射于光顺参考曲面上,实现三角网格模型的光顺处理。实例证明该算法可对各种复杂型面的三角网格模型获得理想的整体光顺效果,并有效保留原模型的型面特征。     

基于非均匀B样条小波的NURBS曲面光顺

将非均匀B样条小波分解方法用于曲面光顺。通过整体光顺度量确定曲面整体光顺的方向，进而通过曲面整体小波分解实现曲面的整体光顺；通过曲面在节点对处的局部光顺度量，确定要光顺的节点及方向，然后用最小区域算法实现曲面的局部光顺；给出了一种由用户交互指定光顺区域的区域光顺方法；用细节部分的再次分解控制曲面的光顺误差；通过施加约束解决光顺前后曲面边界位置和切矢不变的问题；对于计算的稳定性及可能出现的奇异情况给出了论述。这些光顺算法在浙江大学开发的反求工程CAD软件RE-SOFT中的实际应用效果表明，基于非均匀B样条小波分解的NURBS曲面光顺算法能够有效地去除曲面上的坏点，改善曲面的品质。     

局部到整体的六面体网格质量优化算法

网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何约束组成,节点内力保证了规则化后六面体单元的连接性,表面几何约束保持了原始模型的几何形状。应用实例表明,该方法稳定可靠,显著提高了六面体网格的质量。     

特征保持的散乱点集光顺算法

提出了一种特征保持的散乱点集光顺算法.首先,搜索点的k最近邻域,计算出点的Delaunay邻域.然后通过考查点及其二阶邻域之间的几何关系,设计出一种带有抑制函数的双边滤波器,用于噪声点集模型的光顺.实验结果显示,本文的光顺算法不但能够有效地去除噪声,抑制体积收缩,并对特征的保持效果也较为理想.     

保持形状特征的整体网格曲面变形算法

为了克服传统网格曲面变形对模型的特征只能进行近似控制的缺陷,提出一种精确的特征控制方法,使得模型特征在整体曲面变形中保持原有形状。首先提取形状特征的位置信息,将其作为变形过程中的刚性约束;再根据改进的离散拉普拉斯算子,建立反映网格曲面微分特性的柔性约束;对刚性约束条件引入拉格朗日乘子,结合柔性约束条件建立线性方程组,利用最小二乘法求出最优解,从而实现在保持形状特征的情况下网格曲面的整体变形。最后,通过实践应用证明了上述算法的合理有效性。     

保持特征的高质量三角网格简化方法

为解决三维几何模型的庞大数据量给存储、传输等带来的困难,提出一种保持特征的高质量三角网格简化方法。通过顶点投影确定模型中各三角形的折叠点,根据折叠点计算各三角形折叠时产生的误差,按照误差值的大小对模型进行三角形折叠简化。实验结果表明,该网格简化方法在生成高质量简化模型的同时降低了简化模型的误差,并有效地保持了原始模型的几何特征。     

基于不可微问题优化的四面体网格光顺算法

提出一种基于不可微问题优化的四面体网格光顺算法。针对四面体网格光顺的最小最大约束优化问题,应用一类不可微优化问题的有效解法,提出与不可微目标函数等价的可微目标函数,进一步转化为无约束极小优化问题,进而调用现有的优化程序库进行网格优化。该算法实现了多点并发优化技术,能够有效地实现四面体网格的质量优化,特别是能够有效地解决非孤立劣质单元优化问题。算例表明,该算法计算效率高,且易于实现,能够优化得到较高质量的四面体网格。     

三角网格模型的特征保持混合折叠简化

在增材制造、逆向工程等领域,广泛存在包含大量甚至海量数据的三角网格模型。为便于存储并提高处理效率,经常需要进行网格模型简化。但在网格简化过程中存在特征保持、简化率和简化效率冲突的问题,为更好地平衡简化结果和简化效率,提出了特征保持的混合折叠算法。在基于曲度精确计算新顶点、最大距离高效计算折叠代价的基础上,对边界特征区域和非边界特征区域采用边折叠方式进行保特征简化,对非特征区域则采用三角形折叠方法进行高效简化,最后通过偏差和网格正则度对简化结果作出误差评价。算法实例表明：混合折叠算法的模型细节特征保持较好,简化前后变形较小且效率适中。     

三维建模中网格面技术的应用

结合三维CAD研究和大量的实际应用,对三维建模关键技术之一的网格面技术进行了分析和探讨,这些对于机械工程设计领域的工作具有一定的价值。     

模具型面数控研磨抛光技术研究

分析了模具型面数控铣削后表面形貌的特点，在此基础上提出相应的研磨抛光工艺，并开发出适用于数控机床的工具系统，以实现研磨抛光作业的自动化，提高工作效率。     

基于网格分割的自适应细分曲面算法研究

细分曲面中,随着对模型细分次数的增多,模型的面片数迅速增长,巨大的数据量加大了模型后处理的难度。为此,结合网格分割技术,提出了一种自适应细分曲面算法。该算法利用控制网格每个顶点与其对应的极限位置之间的欧氏距离不同、采用K-均值算法和区域合并技术对控制网格进行分割,随后对用户指定的网格区域或不满足精度的区域进行局部自适应细分。实验结果表明,该算法在给定精度范围内,有效地以相对较少的面片数获得了理想光滑的细分曲面,且大大提高了模型的后处理速度。     

基于特征约束的四边形网格划分算法

鉴于有限元分析的特殊需要，提出了一种基于特征约束的四边形网格划分方法。将特征约束分为点约束和线约束，分别采用不同的方法进行处理，然后利用改进的铺砌法进行网格划分。从而生成质量良好的四边形网格。     

逆向工程中三角网格与四边形网格的算法分析

随着计算机技术的飞速发展,有限元方法已经成为复杂工程问题求解中最强大的数值分析方法之一。而使用该方法的第一步,就是对给定目标区域的离散,即网格的生成。另外,数值模拟结果的准确性和分析速度都直接受到网格质量的影响,所以,研究高质量网格的快速生成,对数值模拟技术而言,具有非常重要的意义。     

基于Laplace光顺算子的采样网格优化方法

本文提出了一种应用于细分曲面重建中的基于采样技术的网格优化算法,采用了Laplace优化光顺算子,并通过自定义的φde准则进行了采样区域限制,有效地避免了过度采样并提高了算法效率。同时,本算法与切向投影算法做了速度、质量及网格近似性等方面的比较。实例表明,该算法不仅具有高效性、稳定性,而且在保证质量的情况下具有更好的逼近性。     

基于隐式曲面的三角网格模型等距算法

针对三角网格模型，提出了一种基于隐式曲面的等距算法。该算法首先对三角网格模型进行拓扑重建，然后对顶点进行八叉树采样，由采样点及采样点的单位法矢点来构建隐式曲面，将隐式曲面等距，最后将原模型的顶点投影到等距曲面得到投影点，根据先前建立的拓扑关系，将投影点三角网格化得到等距后的三角网格模型。该算法在一定数值范围内避免了等距模型自交问题，而且等距模型三角网格均匀，质量高。