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。     

基于特征修复的网格模型光顺算法研究

将Perona Malik的灰度图非线形调整方法应用到三维网格模型 ,提出了一种任意网格模型光顺和特征修复算法。该算法通过重复对模型中三角片法矢和网格顶点进行调整 ,不仅保证了调整后网格有效去除噪声 ,还可以在充分保留原始特征的基础上 ,自动对特征进行修复。调整后模型外形光顺 ,特征线清晰突出。文中应用实例表明该算法可以在保证修复特征的前提下 ,得到更合理的三角网格模型。     

基于三角Bézier曲面的三角网格模型光顺算法

针对三角网格模型整体光顺效果较差的问题,提出一种基于三角Bézier曲面的三角网格模型光顺算法,该算法采用R*S树组织三角网格模型的动态索引,对三角网格模型进行精确保形精简,根据保形精简后三角网格模型型面几何特征构造整体G1连续三角Bézier曲面,将其作为三角网格模型的光顺参考曲面。通过将三角网格顶点映射于光顺参考曲面上,实现三角网格模型的光顺处理。实例证明该算法可对各种复杂型面的三角网格模型获得理想的整体光顺效果,并有效保留原模型的型面特征。     

基于三维模型拉普拉斯分解的浮雕生成算法

研究了对三维几何模型在给定视觉方向上进行深度压缩的浮雕生成算法,基于三角网格的Laplace光顺原理,按模型频率分布将三角网格分解为光顺后的基础网格、拉普拉斯算子及更高次算子,运用此分解模型对不同频率部分分别进行深度压缩,以获得具有细节保持效果的浮雕.该算法无需对模型进行重采样,无需求解大型线性方程组.在不同的材料上对生成的浮雕模型进行了加工验证.实验证明,该算法生成的浮雕细节丰富,具有很好的视觉效果.     

基于中轴线的曲面网格质量优化

网格质量对数值模拟的精度和效率有着重要影响,为了提升曲面网格质量,提出一种基于中轴线的曲面网格质量优化算法,由几何特征保持和节点光顺操作组成。采用法向张量投票理论对网格节点进行分类,保证了原始网格的几何特征。节点光顺操作通过不断的调整节点位置来提升网格质量,直到网格质量的变化量小于给定的阈值。针对光滑节点,采用二分法求解邻域多边形中轴上的最优中心点,并将该最优中心点投影回三维网格上,折痕点的最优位置则通过二次多项式插值法求得。应用实例表明,该方法在保证网格几何特征的基础上,较为明显地提升了曲面网格的质量。     

保持型面特征的网格曲面光顺算法

针对网格曲面光顺存在局部型面细节丢失及整体光顺效果差的问题,结合三角Bézier面片具有精确插值产品型面的优点及G1连续曲面具备整体光顺的特性,提出一种保持型面特征的网格曲面光顺方法,该方法从原始网格曲面提取型面特征网格,将其作为参数域构建G1连续光顺参考曲面,通过将网格曲面顶点调整到参考曲面上,实现网格曲面的光顺处理。实验证明该方法可在有效保留原始网格曲面细节特征的情况下获得理想的整体光顺效果,并且具备较高的运行效率。     

高效率的三角网格模型保特征简化方法

部分三角网格模型因数据量庞大而导致其不便于存储、分析和显示,本文提出了一种结合网格精细化方法的三角形折叠网格简化算法以解决此问题。首先通过3~(1/2)网格细分法确定待折叠三角形三个顶点的修正坐标,并根据修正坐标初步确定折叠点位置,然后引入折叠点的拉普拉斯坐标和原三角形法向信息来更新折叠点位置,最后由三角形折叠后该区域的体积误差和被折叠三角形的平展度共同确定折叠代价,从而使网格优先从较为平坦和特征点较少的区域开始依次进行三角形折叠简化。对多个模型进行了实验测试和数据分析,结果表明该方法能够有效精简网格数据,与3个不同类型的简化方法相比,该方法的简化效率最高,而且能有效保持原网格模型的几何特征并控制简化三角形的质量。     

有限元平面混合网格优化策略

针对约束二维域四边形网格生成算法生成的混合网格质量较差,提出网格单元拓扑优化和整体光顺优化相结合的思想.采用边界和约束线上三角形单元优化、区域内混合单元优化等一系列拓扑优化方法.以有效改善了局部网格质量;同时,结合改进的Laplacian和基于最优化的最速下降几何优化方法光顺整体网格.实例验证,优化后整体网格较为规整、均匀,质量有明显改善.     

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。     

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。