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.     

面聚类网格简化新算法

三维物体表面重建广泛采用三角网格方法,密集的数据采样可以重建出精确的三维表面,但是庞大的数据量不利于多分辨率三维实时显示和三维物体网络传输,因此三维表面网格简化是迫切需要解决的问题之一.近年来表面简化问题得到了广泛地研究.本文提出基于面聚类的网格简化新算法,通过最小化最大类内距离算法进行面聚类实现区域划分,然后提取区域特征,进而根据特征点和边对区域进行受限三角剖分.实验说明本文提出的面聚类网格简化算法在保持三维表面几何拓扑特征的基础上取得了很好的简化效果.     

一种基于特征点模长的三维网格数字水印算法

提出一种基于特征点模长的三维网格模型数字水印算法。该算法根据各个顶点的邻接三角面的法线方向提取用于嵌入水印的特征点;比较特征点的模长和其所有邻接点的平均模长;根据所嵌入的水印来修改特征点模长。实验结果表明,该算法水印具有良好的不可见性,对几何变换攻击、噪声攻击等具有良好的鲁棒性。     

三维激光扫描数据的网格简化

针对三维激光扫描仪获得的彩色人头数据集压缩问题，提出了基于区域分割的顶点合并网格简化算法。该算法分为区域分割和网格简化两个阶段。在对三维彩色人头数据集进行区域分割的基础上，把网格点分为：区域边界点（在顶点合并操作中，它只能与边界点合并）和区域内部点，然后根据区域加权的误差评价函数进行网格简化。实验表明，该算法压缩比高，网格简化质量好。     

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.     

基于27邻域网格的医疗图像三维重建

为实现医疗图像三维重建中的网格简化,提出一种基于27邻域网格建立三角形网格拓扑的新方法。首先利用移动立方体(MC)算法从一组计算机层析(CT)图像序列中提取三维重建体数据,将二维图像转化为由一组三角形面片组成的三维模型网;然后利用27邻域网格算法对此三角形网进行空间扫描,构建出三维模型的网格拓扑;最后利用二次误差测度(QEM)算法对所得三维模型拓扑进行简化,实现医疗图像三维模型动态可视化操作。通过使用Visual C++软件平台和OPENGL库对医疗图像进行三维重建,重建效果表明,本文方法的计算效率要优于传统的循环迭代方法;与传统的建立网格拓扑方法相比,本文方法具有算法简单、速度快、运算复杂度与数据量呈线性增长的优点。     

基于多策略的三角网格面快速重构算法

针对三维散乱点云模型,设计了一种基于多策略的三角网格面快速重构算法.该算法首先利用自适应策略寻找自适应k邻,将其进行投影后在局部区域利用相交不可见策略建立顶点连接关系,在此基础上利用角度阈值策略和Delaunay准则变换策略对顶点关系进行优化,最后将此顶点关系逆映射到三维空间,得到三维点之间的连接关系,从而达到三角网格面快速重构的目的.实验结果表明此算法简单高效,处理速度快,重构效果好,并且对点云数据均匀性要求相对不高.     

基于参数平面的自适应调和纹理映射算法

针对经典约束纹理映射算法在保持纹理有效性的同时算法复杂度高的问题,提出了根据评估值自适应选取目标函数的约束纹理映射方法。结合模型的参数化平面,计算模型特征点三角化后每一个三角块内部所有顶点的评估值,根据与给定阈值比较后的结果自适应选择目标函数。对于不能直接应用两种目标函数的三角块进行迭代三角化并计算下一级三角块的评估值。针对局部特征点映射不精确的问题采取局部邻域调整方法,只需调整一阶或者二阶领域的顶点位置即可。实验表明本文算法相较于经典算法时间复杂度平均提高75%以上。将本文算法映射后的模型加载到高帧频实时渲染系统中,实验表明本文算法具有很好的鲁棒性,重复实验表明本文算法可以保持纹理的有效性。     

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.     

基于纹理分割的纹理模型简化

针对带纹理模型简化出现的纹理拉伸和扭曲问题,提出一种基于纹理分割的网格简化算法。化简之前,对模型纹理图片进行分割预处理,根据纹理边界将模型分成多个部分分别进行简化。在简化中,保持边界边不变,依据折叠代价阈值约束简化边与不简化边。折叠代价中考虑了模型的特征,使简化后的模型能很好地保持模型的特征结构。简化完成后,按照新顶点坐标重新计算纹理坐标,进行纹理映射。实验表明,由于单独对每个纹理块进行操作,很好地减少了纹理的拉伸和扭曲,简化算法也较好地保持了模型的几何结构。     

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STL三角网格模型孔洞修补的研究

针对封闭式STL三角网格模型中的孔洞提出了一种修补算法。首先根据网格中边与三角形之间的邻接关系提取孔洞边界,然后计算孔洞边界点的平滑度,根据其不同的平滑度和不同大小的夹角在孔洞中依次填补新的三角形,并验证添加顶点的进行合法性。这样逐渐收缩,直至修补完毕。实验结果证明,该算法简单、有效,孔洞修补效果好。     

基于最优均方误差意义下的非对称3D数字水印算法

提出一种基于最优均方误差意义下的非对称3D几何模型数字水印算法.算法基本思想是,使嵌入水印受到3D几何模型几何变换和拓扑变换所带来的误差能量影响最小,即首先通过顶点的选择和排序,使嵌入的水印受到三维网格拓扑变换影响最小,然后计算排序后顶点的特征空间,将水印嵌入到最不受三维模型影响的子空间,使嵌入水印受到三维网格的几何变换影响最小.仿真得到结果,证明算法的鲁棒性.     

基于T-snake模型的冠状动脉血管提取和运动跟踪

提出采用拓扑自适应动态轮廓(T-snake)模型对X射线冠状动脉造影图像序列进行二维血管提取和运动跟踪的方法,得到心动周期中冠状动脉的二维形态和运动信息.设计了适用于心血管造影图像的强约束T-snake模型,约束节点沿网格线从一个网格点运动到下一个网格点,通过节点拆分获得拓扑变换能力.针对图像灰度统计特征,设计了使模型能从血管内部的初始位置膨胀变形的能量函数.采用临床采集的X射线冠状动脉造影图像序列对算法进行了验证.     

基于三角形网格的立体视差估计和遮挡点检测混合算法

本文提出一种新的用于立体图像编码的视差估计和遮挡点检测混合算法.其中的视差估计方法利用极线约束条件,在缩小搜索范围的同时提高了视差估计的准确性.遮挡点检测方法仅使用了匹配点唯一性约束和视差梯度限制这两个基本条件,降低了算法的复杂度.整个算法利用DT(Dalaunay triangulation)网格这一数学工具把散乱的点结合起来进行处理,使算法在实现方面更加简单化.本文算法首先对立体图像对中的左图像进行DT网格剖分,把各三角形的顶点作为"特征点"在右图像中寻找它们的匹配点.然后利用匹配点唯一性条件提取出其中一些顶点进行遮挡检测.实验结果表明,本文算法对"特征点"的视差估计比较准确,也能较为准确地检测出其中的遮挡点.借助DT 网格在图像编码方面的优势,本文算法可以方便地用于立体图像编码.     

基于Quad-Edge结构的散乱点集三角剖分并行算法研究及实现

三角剖分算法在计算几何中的地位非常重要,其中三角网格的剖分效率及质量对后续研究有着重要的影响。对Delaunay三角剖分算法的基本原理进行了分析,基于散乱点集研究了基于Quad-Edge结构下的分治算法,并将目前流行的Map-Reduce并行编程模型引入到对散乱点集进行基于Delaunay三角剖分中。实验结果表明基于Map-Reduce编程模型实现的三角剖分并行化在大数据量的情况下大大提高了剖分的效率,速度明显高于基于Quad-Edge结构实现的分治算法以及基于三角形索引的Bowyer-Watson三角剖分算法,并且具有很好的弹性计算能力,这对三角剖分的后续研究有重要的借鉴作用。     

一种三角形网格的优化算法

处理复杂三维模型时,采用边折叠方法进行三角形网格优化。并通过使二次误差测度最小来计算折叠点的坐标,既保留了原始网格的形状,又摆脱了折叠边的限制。实验结果证明,该算法不仅获得了简化效果且确保得到了质量较高的简化模型。     

一种优化的虚拟手术肝脏软组织切割方法

针对虚拟手术中肝脏模型切割方法存在产生多个重构面、计算量大的问题,提出基于位置动力学模型的改进步进切割算法。首先根据简化后肝脏几何模型的三角网格与四面体网格耦合,并采用位置动力学算法使模型发生形变效果;接着当小球棒与肝脏模型之间发生碰撞时,采用的包围球与AABB包围盒混合的方式进行碰撞检测;最后利用改进的步进切割算法使肝脏模型的表面三角网格拆分切点与拓扑重组,完成模型产生切口的任务。实验结果表明,改进后的步进切割方法提高了软组织肝脏模型模拟切割时的实时性和稳定性。     

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。     

基于FFT的三维网格强壮水印方法

针对三维网格模型以傅立叶变换为基础建立了一种强壮水印方案.在选定网格顶点顺序后,将网格坐标转换为三个一维离散信号;通过快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)将信号转换到频域而后在频谱低频嵌入水印信息.由于采用FFT,因而本文水印嵌入方法简单而高效.同时给出了网格对齐和重采样算法,以从经受旋转变换和拓扑发生变化的网格中检测水印;从理论上分析了方法的鲁棒性;并通过实验对方法进行了分析和评估,验证了方法的透明性和鲁棒性.