大规模等值线图的任意简单多边形窗口裁剪算法

针对大规模等值线图裁剪算法面临的两个主要问题,如何减少线段求交次数和判别保留部分的起止点,提出一种针对大规模等值线图的任意多边形裁剪算法.该算法首先使用等网格分割方法,在等值线线段与裁剪多边形边之间建立网格索引,减少线段求交次数;同时,在网格数据结构基础上,采用局部射线法,很好地解决了判断交点在裁剪多边形内外时间复杂度过大的问题,使得算法可以快速判断出需要保留(剔除)的等值线部分.本文算法的优点是能够在求出交点的基础上快速获得需要保留(剔除)部分的起止点;同时,算法中裁剪多边形可以是包含任意多个洞的任意简单多边形,克服传统算法中对裁剪多边形的特定约束条件.本文算法易于实现且高效.     

一种等值线图的任意复杂多边形窗口裁剪算法

给出了一种新的海量等值线图任意多边形窗口的快速裁剪算法。计算裁剪多边形的外包围盒并创建网格结构,利用网格结构对等值线进行快速预裁剪,通过链式结构对等值线进行细节裁剪得到最终裁剪结果。通过建立行链式结构可以实现以行扫描的方式快速判断点的内外属性,而且还能减少线段求交运算次数,基本能确定实际相交的线段时才进行求交运算。经过大量的实验,证明该算法非常高效且稳定。另外,新算法能有效地处理各种特殊裁剪多边形嵌套情况,克服了以往算法对裁剪多边形的约束条件。该算法程序实现简单且符合工程需求。     

基于矩阵乘法的多边形窗口线裁剪算法

提出一种任意多边形窗口线裁剪新方法,它不解方程而通过矩阵乘法得到窗口和线段的交点.对于一组待裁剪线段,该方法先做简单的包围盒预处理,将那些和包围盒无交的线段排除在求交之外;然后引进齐次坐标,构造一组仿射变换矩阵,通过矩阵乘法对任意多边形窗口和待裁剪线段实施连续仿射变换,完成窗口和直线求交操作并从矩阵中获得交点;经过交点排序、配对等过程,得到多边形裁剪线段的结果.经实验对比,该新方法有效,并且速度得以提高.     

适用于凹多边形的Cyrus-Beck改进算法

本文对目前常用的二维线段裁剪算法进行分析,提出了一种基于Cyrus-Beck算法的改进算法,使其能够扩展到对凹多边形的处理,通过对线段与裁剪窗口位置关系的严格判断将求交次数减到最少,并且通过对交点性质的判断来识别出线段的可见部分。理论分析和实验结果均表明该算法优于目前处理任意多边形裁剪框的算法。     

矢量地图叠加分析算法研究

提出了一整套矢量地图叠加分析算法：提出了大量点与多边形关系的包含性测试方法,首先对多边形进行预处理,然后采用射线法对单个点进行包含性测试;提出了基于双索引的大量线裁剪方法,分别以线、线段为基础建立两层索引,有效去除不必要的求交运算;面面叠加,基于改进的扫描线方法求取交点;通过对过同一点的线段分布情形的完备分类,涵盖了所有特殊类型的交点;在构造环的过程中,保存整型ID信息,并利用ID完成内环外环的匹配以及属性继承。以上几何计算方法及对应的叠加分析功能都已经实现,与最新研究成果的对比以及与ArcGIS对应功能的对比,都证明了其正确鲁棒、高效可用。上述实现已经应用于实际的GIS系统中,取得了良好的效果。     

大规模等值线图任意多边形裁剪算法

给出一种大规模等值线图任意多边形窗口的快速裁剪算法。首先进行传统算法的外包围盒裁剪,然后针对外包围盒创建一种约束网格结构,然后利用网格对等值线进行快速预裁剪,最后通过行扫描算法对等值线进行定位并进行局部细节裁剪得到最终裁剪结果。通过约束网格可以实现以行扫描的方式快速判断点的内外属性,而且基本能确定实际相交的线段时才进行求交运算,减少了大量的求交运算。另外,算法能有效地处理各种特殊裁剪多边形嵌套情况,克服了以往算法对裁剪多边形的约束条件。经过大量的实验,证明本文算法非常高效且稳定。     

任意多边形窗口的矢量圆裁剪算法

已有的矢量圆裁剪算法存在效率低和内存占用率高等问题,将会影响到图形处理和分析的速度,为此提出一种具有线性复杂度的任意多边形窗口的矢量圆裁剪算法.首先采用投影法对矢量圆线性映射,构造一个线性的射线函数,快速而准确地对圆与多边形进行相交性检测,同时通过线截断法,运用线性方程精确地求出圆与多边形的实交点;然后根据三点之间的叉积按照规定的方向对交点进行排序;最后采用中点检测法确定可见性的圆弧或圆绘制到内存,并输出绘制好的图像和统计的图形复杂度.实验结果表明,该算法可有效地避免虚交点的产生,降低裁剪显示过程中的时间和空间复杂度,提高矢量圆裁剪准确性.     

一种任意多边形窗口的直线裁剪算法

在多种裁剪算法的基础上进行分析和改进,提出了一种新的裁剪算法,算法通过计算任意多边形每条边所在直线与被裁剪线段所在直线求出真实的交点,并通过交点排序后的奇数校验法判断出交点所在位置,即是在任意多边形的内部还是外部,该裁剪算法通过实验证明了具有很高的算法效率.     

基于轨迹计算的临界多边形求解算法

将多边形滑动碰撞问题转化为顶点和边之间的轨迹线提取问题,从而降低了时间复杂度,并可统一处理边界空腔和内部靠接临界多边形问题．该算法的基本原理是：1）求解多边形顶点相对于另一多边形的轨迹线;2）求解轨迹线集合所形成的外包多边形和内部顺时针环,得到的多边形即为临界多边形．该算法采用基于网格的线段索引方法来加快线段之间的求交计算,进一步提高了临界多边形求解的计算速度．     

带孔洞多边形的求交算法

为简化已有任意简单多边形求交算法并提高算法效率,首先将交点分类并排序,然后采用不同的遍历方法得到多边形的交集、并集和差集,在该算法的基础上设计带孔洞多边形的求交算法．所有算法均被实现,且复杂度较低,鲁棒性较好．     

基于凸剖分的多边形窗口线裁剪算法

以不增加新点的方式将多边形剖分为一些凸多边形,并基于这些多边形的边建立二叉树进行管理.裁剪计算时,根据二叉树快速地找到与被裁剪线有相交的凸多边形,然后运用高效的凸多边形裁剪算法进行线裁剪.该方法能自适应地降低裁剪计算的复杂度,使其在O(logn)和O(n)之间变化,并在大多数情况下小于O(n),其中n是多边形边数.虽然该方法需要进行预处理,但在许多应用(如多边形窗口对多边形的裁剪)中,其总执行时间(包括预处理时间和裁剪时间)比已有的不需要预处理的裁剪算法少很多.     

基于凸片段分解的多边形窗口线裁剪算法

将多边形窗口的边顺序地分割成一些片段,使得每个片段都能局部地形成一个凸多边形,称为凸片段,并建立一个二叉树来管理这些凸片段．在裁剪计算时,先根据二叉树快速地找到与被裁剪线段相交的凸片段,再利用高效的凸多边形线裁剪算法对这些凸片段进行裁剪操作．文中算法能有效地降低裁剪计算的时间复杂度,使其在O（logN）～O（N）之间自适应地变化,且大部分情况下时间复杂度小于O（N）．     

基于适应性相关测试和点斜式查表求交的圆形窗口快速裁剪方法

在智能CAD、图形识别与理解等复杂图形应用系统中,由于图元数量多、 图元间关系复杂,且系统实时交互响应要求较高,现有圆形窗口裁剪算法较难满足要求。为 此提出圆形窗口对线段的一种新的快速裁剪算法。该算法由基于切线分隔的圆外线段快速适 应性测试方法、基于最小范围的圆内线段测试方法和基于点斜式查表的线段与窗口圆快速求 交方法三部分组成。通过按端点位置选择适应的测试方法、尽量避免不必要的操作、尽量以 简单操作代替复杂操作等措施,大大提高了圆形窗口对线段的裁剪速度。在图形识别及智能 CAD 等应用中的实验结果表明,采用文中算法可较大地提高效率。     

一个基于扫描转换的图像格网处理通用算法

利用多边形格网上的拓扑关系,可以将对单个多边形的扫描转换扩展到多边形格网上,使扫描过程同时对格网中的多个多边形进行,减少了转换过程中的求交和扫描线转换次数。基于上述思想,文中对多边形格网上的图像分块处理提出了一种通用的快速算法,分析了该算法与逐多边形扫描转换在效率上的差异。最后,介绍了该算法在高精度图像纠正中的一个应用实例。     

一种基于几何关系编码的高效凸多边形线裁剪算法

提出了基于直线与凸多边形几何位置关系编码的一种新的凸多边形线裁剪算法,用凸n边形窗口对m条直线进行裁剪.实验结果表明,当n较大时,该算法所用的时间大约是著名的Cyrus-Beck算法所用时间的1/3左右.如果m的数值也较大时,该算法的速度还将大大提高.所以在实际应用中,新算法提高了裁剪效率并具有很好的稳定性.     

一种新的凸多边形不干涉算法

求解Packing问题、计算机辅助设计、机器人路径规划、虚拟装配等经常用到凸多边形的不干涉算法。该文根据不适合多边形的概念,通过给定的平移规则控制平移多边形中心的移动方向和位移量而计算出两凸多边形的不适合多边形,进而提出了一种新的凸多边形不干涉算法。最后用实例说明了它在布局求解中的应用。文中方法不存在斜率图算法的缺陷,其计算复杂度为O（n+m）。     

基于退化多边形求交的多面体虚拟壳模型重构

三维模型的重建和表示是计算机图形和计算机视觉中一个重要的领域,其广泛应用于自动识别,工业自动化设计以及虚拟场景的重建。文中实现一个从照片序列重建三维物体多面体模型的系统,使用由轮廓恢复形体(SFS),通过经由轮廓光锥相交得到包围物体的虚拟壳。在系统中采用的共极线几何和增量运算把所有的三维的相交计算投射到二维平面的退化多边形求交来降低相交计算的复杂度。与传统多面体虚拟壳重构相比,算法有以下几点改进:在图像平面以退化多边形组织投影锥体和物体轮廓的交集,把任意锥面与物体轮廓的交集归一到一个退化多边形;基于退化多边形的二维平面上多边形快速相交算法。通过这些改进可以减少虚拟壳的生成时间并有助于实时绘制的实现。     

基于网格中心点的点在多边形内的高效判定

提出一种基于均匀网格的点在多边形内的高效判定算法.它首先建立均匀网格,并从左至右依次计算每个网格单元中心点的位置属性.每个单元中心点的位置属性直接依据其左侧邻接单元已知位置属性的中心点快速获得.在判定点的位置时,确定被测点所在单元,并依据该单元中心点的位置属性判定被测点的位置属性.由于预处理和判定时均利用邻近点的已知位置属性来确定未知点位置属性,可以很好地进行局部化的计算.因此,新方法比现有方法快很多,并且其预处理时间复杂度也由同类网格算法的O(N3/2)下降为O(N).同时,新方法可以统一处理含有自相交及重叠边的非流形多边形.实验结果表明,相比于其他基于均匀网格的方法,新方法可将预处理的速度提高几倍,将判断计算的速度提高十几到几十倍.其速度甚至优于具有该问题最低判定计算时间复杂度O(logN)的基于凸剖分的判定算法.