三维复杂地质体的布尔运算算法研究与实现

提出一种稳定快速的三维复杂地质体的布尔运算算法。该算法不需要跟踪交线,利用带拓扑信息的交边对实体区域进行分类,避免面在体内的判断,提高运算速度。算法在进行布尔运算前解决了数值计算误差引起的相关分类间的冲突,保证运算的稳定性。将该方法应用于蓝光矿山数字化平台系统,实践结果证明其适合数据分散、数据密集及带孔洞的实体,特别是大规模、奇异的三维复杂地质体。     

地质工程复杂地质体三维建模与可视化研究

地质工程复杂地质体中的各种地质信息都可以看作是三维空间中的函数，利用各种野外实测资料分别建立相应的曲面拟合函数，进而利用计算机建立三维地质模型，达到直观地表达地质信息在工程岩土体中的分布规律、提高对地质规律的认识、指导地质工程项目的勘测施工及监测的目的，本文分析了复杂地质体三维建模与可视化研究的关键技术问题，并初步应用于向家坝某坝址区的三维地质建模中。     

三维地质建模关键技术及其在水电工程中的应用

在实践的基础上,探讨三维地质建模技术在水电工程中的作用和意义。利用GOCAD软件,准确构造地形面,进行岩层面、结构面建模,生成钻孔和剖面,并最终建立网格/实体模型,为水电工程地质分析和工程设计提供可视化参考。     

直接体绘制技术在地质体三维可视化中的应用研究

将直接体绘制技术应用于地质体三维可视化,首先对原始钻孔数据进行插值、网格化等预处理得到满足直接体绘制需要的规则体数据,从而建立反映地层分布的地质体三维标量数据场;然后用直接体绘制技术绘制三维地质体,避免了体元建模方法中在对地质体进行剖切等操作时必须要解决的剖面与体元之间复杂的判断求交等过程。采用该方法实现了对某地区地质体的三维可视化。     

地质结构三维建模及其可视化方法研究*

在对前人的研究成果进行了比较分析的基础上提出了一种地质结构三维建模与可视化方法。该方法从多源数据融合角度出发,融合基础地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据,利用空间插值技术构建三维空间数据场,采用三维硬件纹理直接体绘制技术进行体视化,以真三维形式表达了研究区域地层结构的空间分布特征与内部属性信息。与前人研究相比,该方法反映地质结构更加准确,数据场建立速度更快。     

基于Kriging的三维地质体建模方法研究

对几种三维空间数据模型进行了比较,总结了克里格（Kriging）插值方法在三维地质体建模方面的种种优点。在此基础上,借助于GSTL开源地质统计学库wxWidgets界面库,在Dev-cpp开发环境下开发了一个三维矿体数据的克里格插值系统,为矿体的三维可视化提供了数据支持。该系统实现了Kriging插值、变异函数拟合模型拟合程度的验证一交叉验证以及特定格式的结果输出等功能。     

复杂地质体建模与可视化新技术*

基于似三棱柱模型和人工插入虚拟钻孔的方式提出采用虚拟钻孔链控制复杂地质体的新思路,成功设计了一种能够识别褶皱、透镜体、尖灭体、断层和高精度控制边界的推理算法。提出了TIN加密新技术——窗口加密法,发现Delaunay三角形存在“隔离带”现象而实现Delaunay三角网局部重构技术——移动窗口ROI,设计并实现了三种加速算法方案。最后利用C#＋Open Inventor实现真三维可视化和地质体高效率切割、挖掘等。     

NURBS体造型与布尔运算

该论文主要讨论NURBS体造型技术与并、交、差布尔运算。NURBS体造型技术主要有蒙皮法、拉伸法与旋转法等。影响NURBS体形状的因素有:控制顶点、结点与结点的重度、权因子与基函数次数。为计算方便,将一次、二次、三次NURBS曲线系数矩阵用统一矩阵形式表示。用基于NURBS体三参数u、v、w的体素模型实现NURBS体的并、交、差布尔运算。     

基于体数据的三维地质属性体建模

文章着重研究采用空间曲面构造三维地质属性体模型。首先,将空间曲面映射到三维体数据中,使用这些具有地质涵义的曲面对体数据进行空间划分,并在体数据中建立三维地质属性体模型。该文提出了一种适合于大数据量的标量体数据表示结构,并基于该结构,提出了一种基于种子填充算法的三维空间区域划分算法。     

基于MC思想的布尔操作研究*

为了提高布尔运算的执行效率及系统的鲁棒性,提出一种基于细胞元模型的布尔运算算法。该算法利用MC思想为每个特征实体的三角片建立cube,用最值空间和交互的充分性原理来快速检测发生相交的三角片,并根据每个cube顶点的颜色来判断三角片的内外关系、所属关系以及三角片的剖分方式,最后生成新的特征实体。该算法不仅提高了布尔运算的速度和性能,还避免了以往算法中出现孔洞的缺陷。实验表明,该算法具有更强的适应性和实用性。     

Reasoning Boolean operation based modeling for heterogeneous objects

A reasoning Boolean operation based CAD modeling approach applied to construct heterogeneous material objects is presented. This reasoning Boolean operation consists of a merging operation and an extracting operation, and it is executed according to the material-dominant information defined in the designed heterogeneous object database. In addition to the material-dominant Boolean union, subtraction, and intersection, a new Boolean complex_union operation is defined and introduced to the set of the reasoning Boolean operation. The Boolean complex_union ‘assembles’ the results of the material-dominant Boolean intersection and subtraction to form a new modeling assembly for the heterogeneous object. Due to the CAD-based nature, the thus formed heterogeneous model can be readily implemented with advanced CAD/CAE/CAM software for integrated design, analysis, and simulation. An example of such an application, its hierarchy of the model database, and the major steps of the model construction are described.     

巷道实体的三维建模研究与实现

阐述了中线加断面生成巷道体三维建模方法,然后对相交情况下的巷道体进行布尔运算生成贯通的巷道。针对建模过程中存在的巷道断面的三维坐标转换、三角网格的生成、巷道体之间的布尔运算等关键技术,提出了具体的解决方法,并给出了最终的实验结果,实验验证了此三维建模方法的可行性。     

一般点模型的交互式布尔运算

提出了一个适用于一般点模型的交互式布尔运算算法,此算法由4个步骤组成．首先将点模型表示为自适应的三色八叉树,然后利用自适应八叉树结构加速内外测试．对于局部采样密度不一致的相交区域或曲率太大容易导致较大求交误差的地方,实行了自适应细分加密采样;重采样相交的部分以获得更精确的求交结果．与已有的点模型布尔运算方法相比,该算法适用于一般的实测点云数据,包括少量噪声的点模型、非均匀采样以及不同分辨率点模型之间的交互式布尔运算。     

A topologically robust algorithm for Boolean operations on polyhedral shapes using approximate arithmetic

We present a topologically robust algorithm for Boolean operations on polyhedral boundary models. The algorithm can be proved always to generate a result with valid connectivity if the input shape representations have valid connectivity, irrespective of the type of arithmetic used or the extent of numerical errors in the computations or input data. The main part of the algorithm is based on a series of interdependent operations. The relationship between these operations ensures a consistency in the intermediate results that guarantees correct connectivity in the final result. Either a triangle mesh or polygon mesh can be used. Although the basic algorithm may generate geometric artifacts, principally gaps and slivers, a data smoothing post-process can be applied to the result to remove such artifacts, thereby making the combined process a practical and reliable way of performing Boolean operations.     

三维网格模型的稳定布尔运算算法

给出一种稳定、高效的三维网格模型的布尔运算算法。该算法首先,基于网格模型原始的拓扑关系,结合层次包围盒相交检测实现网格模型相交区域快速定位;然后,采用改进的空间三角形求交算法求解离散交线段数据,并对单个三角形重新进行Delaunay三角剖分;最后,通过建立交线段与相交三角形间的拓扑关系对交线快速跟踪提取,通过局部区域快速分类组合,实现三角网格模型的精确布尔运算。该算法能有效地处理各种特殊情况且运行稳定;程序实现简单,实例证明符合工程需求。     

一个基于异构型局域网的雕塑实体布尔操作并行算法

为了在某些限时操作下得到实时交互的速度 ,提出了一个分布式的雕塑实体模型布尔操作并行算法 .该算法在各个阶段抽取的并行性和原串行算法的拓扑相关性之间采取了折中的策略 ,并对于不同的并行任务 ,采用了不同的任务均衡手段 .该算法已经在一个由 10台 P /35 0微机和由 5台 SGI O2工作站组成的异构型局域网上得到实现 .实验结果显示 ,该算法获得了理想的加速比 ,对于复杂雕塑实体的造型 ,操作平均可在 3s～ 4 s完成 ,因此能满足实时交互的需要 .     

三维可视化建模方法在位场模拟中的应用

根据重磁位场正演模拟的要求,提出了一种基于截面的三维地质体可视化建模方法。该方法利用改进的最短对角线法构建截面间的地质体表面,改进的最短对角线法弥补了最短对角线法不能有效寻找起始点的缺陷,并能够处理任意角点数的截面之间的地质体表面构建。将其应用于重磁位场正演模拟可以使可视化数据结构和计算数据结构一致,简化了算法并提高了计算精度,因而提出的方法是一种有效实用的方法。