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。     

基于遗传算法的三角网格折叠简化

针对处理大数据量的三角网格模型会给计算机带来较大压力的问题,本文提出了一种基于遗传算法的三角形折叠简化方法。先求取三角形重心,用重心的三个坐标值与初始化的三个步长进行计算,得到新点坐标,重复多次得到顶点种群,利用遗传算法求取适应度值最小点,修正后得到最优折叠点,最后依照简化误差对三角形排序并根据输入的简化比进行折叠简化。本文方法的适应度函数采用简化误差和三角形规范化系数之商。采用本文方法对花朵和瓶子的三角网格模型进行简化,体积变化率分别为0.010 6%和0.2%,规范化系数分别提高了11.0%和4.56%,优于其他方法。实验结果表明本文方法在有效简化模型的同时,既能保形又能提升三角形的质量。     

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。     

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。     

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。     

基于二面角的三角网格简化算法

逆向工程建模自动化技术的发展,提高了对网格简化质量的要求.为了在大规模简化时保持模型的重要几何特征,在Garland二次误差测度算法基础上,提出二面角的三角网格简化算法,编写了实现算法的Matlab程序.通过实例与Garland算法进行比较,结果表明基于二面角的三角网格简化算法很好地保留了模型的几何特征,提高了网格简化质量,能满足自动化建模的要求.     

三角网格模型特征线识别

给出了新的三角网格模型顶点法矢计算公式,据此对模型中的边进行了分类;在此基础上,提出了一种曲面三角网格模型特征线识别的新方法,该方法根据网格中边的分类结果形成含特征边的特征域,再由这些特征域得到初始特征线,最后对初始特征线进行优化处理,从而识别出网格模型的特征线。     

基于三角片法矢调整的三角网格模型光顺

提出了一种新的三角网格模型光顺方法。首先,对模型中每个三角片的每个顶点,分别求出其一邻域内所有三角片与当前三角片法矢夹角的变化率。然后,根据这种变化率的不同,相应采用拉普拉斯算子或Kuwahara滤波算子对三角片法矢进行调整。最后,基于调整后的三角片法矢,调整模型中各顶点位置,实现三角网格模型的光顺处理。方法中的拉普拉斯算子,适合于对模型中的非尖锐特征区域的光顺,可以快速取得理想的整体光顺效果;而Kuwahara滤波算子则适合于对模型中的特征区域的法矢调整,能够在去除噪声的同时保留原有特征。另外,本文还提出了一种新的误差估计方法,通过计算模型光顺前后的近似间隙体积,可以得到较精确的模型光顺误差。实例表明,与传统方法相比,本文方法在获得理想光顺效果的同时,能充分保留甚至调整加强模型原有特征且光顺前后模型的变形很小。     

反求工程中三角网格模型简化若干方法的研究

几何造型领域中，更多的使用三角网格来描述三维形体，为了保证形体的真实感和层次感，往往需要高度复杂、高度细节化的三维网格模型。然而，计算机存储、计算和处理网格模型的代价往往与三角形的数量成正比。研究发现，不同的应用目的对网格模型细节精度的要求是不同，并不是所有的应用都需要高度细节化的网格模型。因此，如何有效的对网格模型进行简化的研究便应运而生。     

三角网格曲面上的特征阵列

针对三角网格曲面上复杂特征阵列式设计重用困难问题,提出一种两步法特征阵列重用策略。基于曲面空间向量平移理论,确定特征阵列位置,以角度和测地距离两个参数构建各阵列实例之间的关联;提出一种基于对偶图的曲面局部参数化方法,使参数化结果不受顶点法矢评估方法的影响,对噪声和锐边特征不敏感。在此基础上,采用微分坐标网格变形技术实现阵列实例的形状控制,使其适配曲面局部形状变化。给出了环形旋转阵列、沿曲线阵列以及方向阵列的具体算法实现。试验结果表明,所介绍方法鲁棒、有效,可用于复杂特征的阵列式实时交互设计。     

面向快速原型制造的数据模型简化处理

随着坐标测量设备的发展,获取海量包含被测物体更多细节的数据已非常方便,但复杂且冗余的数据模型既对计算机的存储容量、处理速度、绘制速度以及传输效率等提出很高的要求,又在一定程度上影响制造企业响应市场的快速性。研究快速原型制造的数据模型简化处理,首先,依据网格简化的特点,提出一种快速重建STL拓扑信息的新算法;然后,在总结现有三角形折叠简化算法简化过程的基础上,提出一种改进的基于三角形折叠的网格简化算法;最后,通过自行开发的数据模型简化处理系统实现该算法,并例举示例进行验证。实验结果表明,所提出的简化算法能够很好地简化光滑平坦区域,同时对曲率变化较大的局部区域简化效果也比较明显。     

Three-dimensional morphing of similar shapes using a template mesh

Shape morphing is the process of transforming a source shape into a target shape, through a series of intermediate shapes. There are two important problems to be considered in three-dimensional shape morphing: conforming mesh generation and path interpolation. In this paper, a novel approach in which a template mesh is mapped directly to the target mesh is proposed for the efficient treatment of the conforming mesh generation problem. Our mapping technique is based on a shape deformation method using an implicit function and the well-known mesh smoothing scheme, so the implementation of the method is very simple and robust. After mapping the source mesh to the target mesh, i.e., after obtaining a consistent mesh parameterization of the two shapes, the intermediate shapes are obtained by linear interpolation of the modified Laplacian coordinates of the source and target meshes. We demonstrate many examples of morphing between various shapes, including a model of the human head, a head sculpture model, and models of the human body in different poses to show the validity and effectiveness of the proposed method.     

基于三角网格模型的法矢及曲率估算

测量数据的微分几何属性估算是逆向工程中区域分割以及曲面拟合的基础,对逆向工程研究具有重要意义。首先根据三角网格模型中的顶点及其邻接点逼近二次曲面,并计算其第一、第二基本量,然后据此估算网格顶点的法失和曲率,最后利用OpenGL技术实现三角网格模型法矢和曲率的显示。     

多边形网格模型简化算法综述

系统介绍了多边形网格模型简化算法,给出了基本术语和算法分类,在此基础上对各种算法的优缺点进行了分析,然后根据误差控制、简化速度等指标对各种算法进行了对比,并对简化算法的选择给出了相应的建议,最后对简化算法在产品异地协同设计中的应用以及深层次问题进行了探讨.     

大型有限元网格模型的快速简化与交互绘制

随着有限元分析计算的复杂化,计算结果的数据量大大增加甚至超出内存限制.提出一种基于外存的多分辨率构建和绘制算法,采用自适应性二叉树对模型的包围盒进行划分,自底层向上简化网格数据及物理数据,构建模型的多分辨率层次结构,较好地保持了原始细节分布;在实时绘制时,采用基于视点的细节层次选择策略进行模型的跟新.实验结果表明,该算法计算速度较快,可以对大型有限元网格模型进行快速绘制并显示其物理计算结果.     

三维网格模型盲提取水印算法

基于离散傅里叶变换(DFT)技术和扩频通信技术提出三维模型稳健水印嵌入算法.算法利用扩频通信技术将原始的一维二值水印序列生成可直接嵌入的水印信息;利用主成分分析(PCA)方法,将原始模型变换到仿射(旋转、平移和均匀缩放)不变空间中,选取模型项点到其中心距离作为水印嵌入单元,采用单极性量化嵌入单元离散傅里叶变换系数幅度的方法实现水印的盲提取.对算法进行了仿真,结果表明嵌入的水印信息具有不可见性,且能够抵抗模型的旋转、平移、均匀缩放等常见攻击.     

形状反求中三维三角网格优化的实用算法

针对物体形状反求设计中空间三角剖分结果的优化这个关键问题，并根据对三维三角网格在空间应具有良好形态的要求，提出用局部平坦度的方法直接对空间三角网格实施优化。给出局部平坦度的定义、算法和优化判别准则，并给出应用实例。     

采用顶点删除的STL模型分簇简化方法

STL模型的简化技术对改进STL模型的精度质量有很重要的作用。对STL模型简化方法进行了研究,提出了一种改进的简化方法———STL模型分簇简化方法,并对SolidWorks软件进行二次开发,在此软件中实现算法功能,结合实例进行了验证。STL模型分簇简化方法提高了简化速率,在简化质量和简化速率方面取得了较好的平衡。