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.     

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STL数据模型动态拓扑重构的快速切片算法

分析了现有金属激光立体成形(MLSF)切片算法,提出了一种基于STL模型动态拓扑重构的快速切片算法.根据STL模型中三角面片的几何信息和切片厚度,通过建立分组矩阵,减小了三角面片遍历的次数;通过构建三角面片之间的局部动态拓扑关系,减小了切片平面与三角面片的求交计算次数;并根据切片过程中大部分三角面片的毗邻关系不发生改变这一事实,提出了动态拓扑重构的算法,减小了切片过程中三角面片毗邻关系的查找次数,从而提高了切片算法的整体效率.在该算法的基础上,使用Visual C 和OpenGL开发了金属激光立体成形软件系统.     

一种面向虚拟维修的快速碰撞检测方法

针对虚拟维修中碰撞检测的自身特点,提出一种基于空间均匀网格的层次包围盒算法,该算法首先使用空间划分剔除不必要检测的物体,再通过层次包围盒法准确地找出相交的物体。文中给出了层次包围树的构建方法、空间划分方法,并且采用哈希数据结构和同步深度遍历方法加速了检测的速度。最后在CATIA/CAA平台上实现了该算法,验证了算法的实时性能。     

基于有向包围盒的尺度点云配准算法

为了提高激光点云的配准精度和效率,解决两片点云之间存在尺度变换的配准问题,提出了一种基于有向包围盒的尺度点云配准算法.首先,分别生成两片点云的空间有向包围盒,利用两个包围盒对应边的比值计算尺度因子.然后,将目标点云包围盒进行尺度放缩,再利用包围盒对应顶点的关系计算旋转矩阵.同时,引入点云的单位向量和,以单位向量和之间余...     

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.     

基于STL转换为X3D格式的研究与实现

通过对STL三角网格模型和X3D语法规范的分析与研究,根据X3D对三角形的相关定义和描述,提出了一种将STL三角网格模型转换为X3D格式的算法。该算法在实现将STL转化为X3D的同时,又完成了对STL文件中冗余数据的处理,使得转换后的X3D文件大小相当于原来STL文件大小的1/7左右,非常有利于三角网格模型在网络上的传输和操作。最后,以Java作为开发系统平台,运用Java3D及其装载器组件实现了转换后的X3D的装载和浏览,从而使STL文件可以在Internet环境下实现产品信息共享和可视化的操作。     

基于STL模型的模具型腔分割算法研究及应用

文中以大型混凝土铸件为研究对象,针对人工设计多个模具部件时效率较低的问题,提出一种基于STL模型的型腔分割算法。通过改变STL模型三角面片的方向,将大型构件的STL模型转为模具型腔的STL模型。该算法将模具型腔STL模型数据分类,以三角形面片的法向矢量为判定条件,将同属一个型面的面片分类保存到同一个型面STL模型,从而将一个模具型腔的STL模型分为数个型面STL模型,实现了模具型腔的分割。最后通过两个典型案例中算法设计时间和人工设计时间的对比,证明该算法缩短了模具的设计时间,提高了效率,具有可行性。     

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。     

实体材料的激光3维雕刻射线算法研究

为了解决硬质材料的3维深雕问题,在充分分析3维图像空间遮挡关系的基础上,提出一种用激光在实体材料上雕刻真正3维图形的新算法。首先利用盒子算法,使3维空间图像对应一个空间大盒子,再利用平行于z轴的射线射切三角片,得到一种3维模型文件格式(STL)完备的包络点,同时,把点归一化到空间小盒子,并置位对应的被遮挡的小盒子列,从而得到STL实体雕刻数据。该算法已经应用于激光3维雕刻系统,处理一个面片数目为130000片量级的STL3维文件,尺寸268mm422mm253mm,算法仅耗时2s～5s。结果表明,该算法实用高效。