空间三角网格曲面的边界提取方法

边界是曲面的重要特征之一,在形状匹配、曲面拼接等方面有着重要作用.由于空间网格数据分布不规则,不能从点的坐标直接得到曲面的边界,因此提出了一种空间三角网格曲面的边界提取方法,通过判断一个点的邻接点是否都能通过三角网格的边组成闭合曲线来获取边界点.该方法易于实现、适应性强,并应用于计算机辅助文物复原系统,实验证明,此算法能正确处理空间三角网格数据,且效率很高.     

遗传模拟退火算法在约束求解中的应用

将遗传模拟退火算法应用于约束求解中 ,提高了约束系统求解的鲁棒性和效率 .与 Newton- Raphson数值方法相比 ,由于遗传模拟退火算法是一种单纯的数值迭代方法 ,不涉及到矩阵求逆 ,因此克服了 Newton- Raphson法对初始值敏感的缺点 ,具有很强的鲁棒性 ;与其他利用 BFGS的优化算法相比 ,由于遗传模拟退火算法是在一个初始的解空间中搜索所有可能的解 ,因此克服了 BFGS优化算法对良约束多解情况只能求出一个解的缺点 ;由于遗传模拟退火算法是将约束问题转化为优化问题后才进一步求解 ,因此其可以处理过约束一致和欠约束的问题     

凸多边形窗口线裁剪的新算法

凸多边形窗口的线裁剪是用多边形窗口裁剪多边形的基础 .为此 ,提出了凸 n边形窗口的线裁剪新算法 .新算法与 Cyrus- Beck算法相比 ,当 n较大时 ,新算法的乘法大约只有 Cyrus- Beck算法的 1/ 3且仅用 4次除法 .因此 ,新算法大大地加快运算速度 .     

一种基于图分解的几何约束求解方法

为了提高几何约束求解的效率和鲁棒性 ,对基于图的构造方法进行了改进 ,即加入虚约束进行扩展和过约束问题的一致性判定 ,提出了一种基于图分解的方法 ,用此方法可以处理包括完全约束、过约束和欠约束等多种情况的约束求解问题 ,另外 ,在该方法中还通过引入分解树将约束求解的范围由整体下降到局部 ,使大部分求解过程能够采用几何求解实现 ,提高了求解和后续修改的效率 ,通过实验数据测试证明 ,该方法对于大型约束求解问题可以达到实时处理的效果 ,具有较强的实用性     

基于GIS和分形理论的海岸线模拟方法研究

为了探讨形如海岸线等不规则曲线的微观结构、模拟方法以及它是否具有相似性等特征 ,在有关研究基础上 ,以江苏省海岸线为例 ,结合分维的计算方法 ,利用“中点随机细分内插法”和“改进后的科契曲线法”探讨了海岸线的模拟生成方法 ;着重介绍了“改进后的科契曲线法”的具体实现原理和模拟过程 .在此基础上 ,根据不同的条件和模拟要求 ,不仅可以模拟一段海岸线 ,计算其相应分维值的大小 ,同时也能在一定范围内生成指定大小维数的海岸线 .通过对该方法的运用以及在 GIS技术的支持下 ,设计了一个分形模拟实用程序 ,并对该程序做了简单介绍和功能分析 ,利用该程序对比例尺为 1∶ 2 0 0 0 0 0 0的江苏省海岸线进行了实际模拟 ;模拟结果表明 ,模拟出的海岸线是自相似的 ,具有分形性质 ,且采用 GIS技术对之进行模拟也是切实可行的     

基于边界相邻三点的区域遍历算法

首先基于边界上当前像素与前后两个相邻像素的坐标关系 ,定义并构造出边界像素与连通闭区域内 ,某些像素之间的联系 ,然后通过枚举各边界像素类型及其特点分析 ,提出了一种用于判定 ,并找出区域内与当前边界像素具有这种联系的像素系列 ,进而遍历出任意连通闭区域 (像素边界线可为任意复杂曲线的单连通或者复连通闭区域 )的像素遍历算法 .该算法在适应性及时间与空间性能等许多方面均很好地满足了诸如任意连通闭区域的填充和点在各种复杂区域的判定与跟踪等方面的应用需要 ,同时 ,它对闭区域像素的描述方法也为开展如何更有效地表示闭区域的研究提供了一种有益的参考 .     

一种新的基于平面检测器的锥形束体积重建算法

由于锥形束体积重建算法具有较高的获取投影数据的速度、较大的 X射线利用率及能保持重建物体的空间和密度各向同性等方面的优点 ,因而引起了人们的广泛关注 .针对锥顶轨迹为单圆的锥形束体积重建问题 ,提出了一种基于平面检测器的 T- FDK算法 (简称 FT- FDK算法 ) .该算法首先将锥形束投影数据重排为倾斜平行投影数据 ,然后再经过加权滤波和反投影重建来得到待测物体的三维结构 .实验结果表明 ,该算法不仅与传统的 FDK算法有相同的计算复杂度 ,且重建图象的质量有了明显的提高 ,因而该算法在医学成像和无损探伤等领域具有重要的实用价值 .     

一种基于统计窗的纹线距离估计方法

纹线距离在自动指纹识别中有着广泛的应用 .但迄今为止 ,研究纹线距离估计的文献并不多见 ,且所述方法对质量较差的指纹图象的处理效果也不尽如人意 .为了对质量较差的指纹图象进行可靠的纹线距离估计 ,提出了一种基于统计窗的纹线距离估计方法 ,该方法是首先将指纹图象分成互不重叠的块 ,并为每块图象定义统计窗和基线 ,然后采用距离统计的方法来获取统计窗内的指纹纹线分布 ,进而估计每块图象的纹线距离 .部分典型图象的实验结果证明 ,该方法是有效的 .     

基于拓扑映射的点集在凸多边形内外判断算法

通过拓扑映射 ,点在凸多边形内外的判别可以转化为映射点在射影直线上的位置关系问题 .首先通过设置中心点 ,获取凸多边形各顶点的拓扑映射点 ,对于每个检测点 ,根据其映射点与顶点拓扑映射点的相对位置关系 ,即可确定检测点位于多边形哪条边的范围内 ;然后将检测点与该边进行包围盒测试 ,对于点在边包围盒外的情况 ,只需根据比较判别即可得到结果 ,对于点在边包围盒边界上或内部的情况 ,则需通过叉积运算进行判别 .该方法几何意义清晰 ,实验结果表明 ,该算法运行可靠 ,对于单个点或多点组成的点集均有较高的检测速度 .     

用线性神经网络映射光学过程层析成像的逆问题

过程层析成像 (Process tomography)的逆问题也称为成像算法 ,它不仅需要反映被测物质与激励场的相互作用原理 ,而且应与传感器的空间阵列结构相匹配 .成像算法的性能好坏 (包括图象质量和每帧计算需时 )是过程层析成像技术能否应用于工业过程监控系统的关键问题之一 .为了得到性能良好的重建图象 ,提出了一种线性神经网络图象重建算法 .该算法首先通过建立光学层析成像的正问题和逆问题的线性化模型来求解正问题 ,以得出图象和投影的关系模式对 ,然后将其用于训练和构造线性神经网络 ;最后使用训练好的线性神经网络来映射光学层析成像的逆问题 .实验表明 ,该方法具有较高的图象质量和极高的成像实时性 ,是一种性能良好的图象重建算法     

Para-Graph: Graph-Based Parameterization of Triangle Meshes with Arbitrary Genus

This paper describes a novel approach to the parameterization of triangle meshes representing 2‐manifolds with an arbitrary genus. A topology‐based decomposition of the shape is computed and used to segment the shape into primitives, which define a chart decomposition of the mesh. Then, each chart is parameterized using an extension of the barycentric coordinates method. The charts are all 0‐genus and can be of three types only, depending on the number of boundary components. The chart decomposition and the parameterization are used to define a shape graph where each node represents one primitive and the arcs code the adjacency relationships between the primitives. Conical and cylindrical primitives are coded together with their skeletal lines that are computed from and aligned with their parameterization. The application of the parameterization approach to remeshing guarantees that extraordinary vertices are localized only where two patches share a boundary and they are not scattered on the whole surface.     

An Evaluation Method for Distortion Energy Parameterization of Triangular Meshes

Parameterization of triangle meshes is a fundamental problem for texture mapping, surface fitting, surface reconstruction, and mesh editing. The deformation of triangular meshes caused by the parameterized process is the measurement of parameterization Traditional standard method has its limitation when evaluating mixture distortion energy parameterizations. Thus an evaluation method bases on distortion energy parameterization of triangular meshes is introduced for the limitation. The novel method employs an adaptive expression form to the mixture energy, and uses a weight factor to represent distortion energy distribution. By using this method, we can evaluate all kinds ofparameterization in a uniform measurement and acquire a more intuitive and clear evaluation.     

用全局参数化自动优化三角网格四边区域划分

为了提高对三角网格进行四边区域划分的质量,首先利用拉普拉斯算子及转换函数对除四边区域顶点之外的三角网格顶点进行处处连续的参数化,然后根据全局参数化结果在参数域内对四边区域的边界进行调整,进而根据四边区域边界调整的结果对四边区域顶点位置进行调整,通过反复执行上述过程达到四边区域优化的目的.该方法能有效地改善四边区域的分布情况,减小三维空间中的四边区域参数化后的变形程度,与四边区域划分的目的相适应.     

基于Lagrange-Newton 方法的零亏格网格的参数化

考虑零亏格网格的球面参数化问题,即将给定的零亏格多边形曲面一一映射到单位球面上.已有一些方法解决该问题.针对应用PHT 样条进行曲面拟合的需要,对于给定的零亏格网格,提供了一个改进的算法.这种参数化方法主要包含两部分:一是限制在球面约束条件下,极小化离散调和能量;二是使用Lagrange-Newton 方法求解带约束的优化问题.几个例子演示了参数化的结果,并且说明了应用该参数化结果,能够用PHT 样条曲面更好地拟合给定网格曲面.     

任意拓扑结构网格模型自适应调整和光顺算法

在改进拉普拉斯算子的同时，吸取平均曲率法的优点，提出一种任意网格模型自适应调整和光顺算法．该算法通过沿法矢方向和在切平面上同时对网格顶点进行调整，保证了调整后模型不仅光顺，而且网格形状均匀；该算法还可以根据不同的精度自动地对网格调整进行控制，有效地保留了原始模型中的特征信息．应用实例表明，该算法可以保证在满足精度要求的条件下，得到更合理的三角网格模型．     

三角网格的参数化

参数化变形的大小是衡量参数化好坏的标准．基于这个标准,分别从平面参数域和球面参数域对各种参数化方法的保面积性、保角性和等距性进行深入的讨论,并从算法的理论基础、运算时间复杂度、适用范围和数值实现方法等方面作了详细的比较和论述．最后,结合作者在本领域的研究工作,对参数化方法的研究趋势作了一个展望．     

Polygon Inflation for Animated Models: a Method for the Extrusion of Arbitrary Polygon Meshes

A method for the extrusion of arbitrary polygon meshes is introduced. This method can be applied to model a large class of complex 3-D closed surfaces. It consists of defining a (typically small) set of connected polygons in 3-D that form a skeleton of the final object, and assigning extrusion distances to all polygons. The two sides of a polygon may have different extrusion distances. An automatic extrusion algorithm constructs a closed 3-D polygon mesh around the skeleton, making use of the indicated extrusion distances. We call this process inflating the polygons of the skeleton. Unlike traditional extrusion, the method works for non-planar skeleton configurations, and it also supports branching skeleton structures (i.e. edges with more than two incident polygons). © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

基于网格简化的参数化方法

提出一种基于网格简化的三角网格参数化方法,该方法通过构建并参数化边界三角网格来自动完成复杂三角网格边界的参数化,然后通过一系列局部计算完成网格内部点的参数化．采用该方法得到的参数值可较好地反映三角网格的特性,而且计算具有较高的效率．     

Elastic Correspondence between Triangle Meshes

We propose a novel approach for shape matching between triangular meshes that, in contrast to existing methods, can match crease features. Our approach is based on a hybrid optimization scheme, that solves simultaneously for an elastic deformation of the source and its projection on the target. The elastic energy we minimize is invariant to rigid body motions, and its non‐linear membrane energy component favors locally injective maps. Symmetrizing this model enables feature aligned correspondences even for non‐isometric meshes. We demonstrate the advantage of our approach over state of the art methods on isometric and non‐isometric datasets, where we improve the geodesic distance from the ground truth, the conformal and area distortions, and the mismatch of the mean curvature functions. Finally, we show that our computed maps are applicable for surface interpolation, consistent cross‐field computation, and consistent quadrangular remeshing of a set of shapes.     

On Optimal Bilinear Quadrilateral Meshes

The novelty of this work is in presenting interesting error properties of two types of asymptotically ‘optimal’ quadrilateral meshes for bilinear approximation. The first type of mesh has an error equidistributing property, where the maximum interpolation error is asymptotically the same over all elements. The second type has faster than expected ‘super-convergence’ property for certain saddle-shaped data functions. The ‘super-convergent’ mesh may be an order of magnitude more accurate than the error equidistributing mesh. Both types of mesh are generated by a coordinate transformation of a regular mesh of squares. The coordinate transformation is derived by interpreting the Hessian matrix of a data function as a metric tensor. The insights in this work may have application in mesh design near known corner or point singularities.