棱边特征曲面拓扑逼近重建算法

针对含有棱边特征的曲面模型难以正确重建这一问题,提出一种基于网格曲面延拓求交重建棱边特征区域的算法.首先对点云进行邻域高斯映射聚类分析,剔除棱边特征点,对剩余点云以种子点增长算法实现平坦连通区域的分割;然后将增益优化后的边界样点邻域点集作为曲面局部样本,采用三次Bézier曲线延伸方向为制导对点云进行扩展,提高曲面延拓区域的光滑性;最后对延拓后的平坦区域重建结果进行求交,采用曲面裁剪的方法重建棱边特征.以斯坦福大学提供的采样点云作为曲面重建数据,实验结果表明,在重建含有棱边特征曲面的过程中,该算法可有效地避免孔洞与棱边凹痕等错误的出现,且对非均匀采样数据具有良好的适应性.     

基于混合优化的快速隐式曲面采样方法

该文提出了一种新的隐式曲面快速采样方法,该方法首先提出了一种新的采样点互斥能量目标函数,基于该目标函数,通过一种混合优化方法来求解采样点的分布.第1步为采样点的局部优化,通过对采样点移动速度的控制参数调整,避免了大量Hessian矩阵的求逆操作,使得采样点能够根据互斥半径快速覆盖整个隐式曲面,得到初始采样点集;第2步为采样点的全局优化,采用L-BFGS方法对所有采样点进行优化,得到最终的高质量采样结果.通过实验表明,新方法的采样速度大大提高,并能够获得较好的隐式曲面采样点分布.     

点云模型自适应增加采样点算法

提出一种新的点集模型自适应增加啊采样算法.算法利用最小二乘法求出点云模型上每个点的局部光滑曲面片,并由所求得的曲面多项式计算点集曲面上每个点的曲率.通过对每个点及其邻点进行Voronoi剖分,求取每个点所控制的有效采样区域,然后根据曲率在有效区域内建立采样栅格,求取有效区域内的栅格点在曲面上的投影点即为新增采样点.该方法得到的增加采样模型可以较好地保持原点云模型曲面的几何性质,同时还可以通过选择不同的栅格得到适用于不同处理要求的点云模型.     

利用隐式曲面创建实体的多分辨率表示

最近 ,对隐式曲面的研究取得了一些新进展 ,研究者可以通过对一个点集的插值来得到隐式曲面 ,插值过程只需要求解一个简单的线性系统即可 .采用基于包围球的层次结构对原始点集进行不同尺度的采样 ,使用采样后的点集来构造隐式曲面 ,从而得到实体的不同尺度的表示形式 .与基于多边形网格的表示形式相比 ,作者探讨了利用插值型隐式曲面来创建多尺度表示的一些优点     

分片驱动的特征敏感曲面重建

为健壮处理包含尖锐特征或欠采样的数据点集,通过对基于边界推进曲面重建技术的扩展,提出一种分片驱动的、特征敏感的对无方向散乱数据点集进行曲面重建的算法.在一个光滑阈值的控制下,将曲面重建过程分成分片重建和特征缝合2个阶段.在分片重建中,从光滑的种子三角化区域开始进行边界推进三角化,并通过拓扑元素分类与特征检测对边界光顺和特征重定位,以进一步扩展该分片,重复该过程,得到对光滑区域三角化的一系列光滑分片;特征缝合阶段,在边界推进过程中将所有分离的分片或分片中的缝隙缝合在特征区域.这种两阶段的三角化策略可有效地处理含尖锐特征或不规则采样如不充分采样的点集,无需保证拓扑完整性的复杂数学测试,如协变分析和三角形相交检测等,基于局部光滑曲面的求交,可有效地恢复采样点集丢失的特征信息.实验结果表明,采用文中算法能健壮处理不规则采样点集,并生成特征敏感的高质量网格.     

点模型的几何图像简化法

提出一种基于几何图像的曲率自适应点模型简化算法.首先将点模型的球面极坐标映射到平面上,构造其几何图像;然后利用几何图像确定点模型中点的k-最近邻域及其曲面变分;最后结合曲面变分和简化密度对点集曲面重采样,并通过移动最小二乘曲面评估简化的误差.实验结果表明,该算法执行速度快、易于控制采样密度和保持曲面细节,且能够生成高质量的简化曲面.     

针对类球形对象的改进光线投射算法

为提高光线投射算法的绘制速度和图像绘制质量,提出了一种针对类球形对象的改进光线投射算法。该算法首先设置球形包围盒的方法剔除对最后绘图结果没有影响的光线投射,用快速求交的方法来提高获取采样点的速度,通过自适应采样的方法加入新的采样点来提高绘制图像的质量。实验结果表明该算法不仅比传统方法绘制出的图像质量清晰,并且提高了算法的执行速度。     

点模型的快速高质量绘制

针对点模型的快速高质量绘制问题,提出一种单遍绘制算法.首先根据构造的移动最小二乘曲面计算采样点的表面几何属性,然后根据协方差分析确定点元在其切平面上的椭圆表示,最后采用椭圆加权平均滤波从远到近单遍绘制各点元.此外,根据表面几何属性确定点模型的轮廓线,实现了点模型的非真实感绘制.实验结果表明,该算法能够实现点模型的快速绘制且绘制效果令人满意.     

基于参数优化的多层次单元划分曲面重建

为了提高现有MPU曲面重建的稳定性,提出了一种基于参数优化的MPU曲面重建算法。通过分析包围球半径的比例系数α和包围球内点云最小数目Nmin对曲面重建的影响,根据局部隐含数逼近的条件,对Nmin进行调整。同时,结合不同形态特征的点云模型对覆盖密度的要求,对α进行调整,使得α和Nmin达到一个最优组合,进而使得曲面重建算法更稳定。实验结果表明,该算法能快速准确的对不同点云模型进行参数选取,从而得到更理想的曲面重建效果。     

基于拓扑相似性的等距参数曲面求交算法

等距曲面求交算法通常采用曲面求交算法反复迭代计算交线,没有考虑不同Offset距离等距曲面交线的相似性进行求交简化.提出了一种基于拓扑相似性的等距曲面求交优化算法.算法首先求取曲面的拓扑特征点,根据拓扑特征点分布图,确定交线环拓扑结构,在交线拓扑结构信息的指导下,确定初始点的搜索策略.采用提出的方法可以有效解决等距曲面的子环、奇点遗漏、分支跳跃、乱序跟踪和初始点求取问题,精确、鲁棒地计算出交线.     

基于投影特征识别的斜截切二次曲面重建算法

平面与二次曲面的截切组合是机械零件常用的设计手段.在分析斜截切二次曲面在三视图中的投影特性的基础上,提出识别和重建这类曲面的算法.首先根据曲面的投影特性在三视图中检索斜截切曲面的投影痕迹;然后以其作为引导,初步判定曲面类型,深度优先搜索进一步识别斜截切二次曲面;再根据投影边的二维信息计算未截切曲面的几何参数,并通过未截切曲面与截平面求交获取截切曲线;最后构造斜截切曲面的拓扑结构,生成三维曲面.该算法可以识别和重建空间任意位置的斜截切二次曲面,拓展了重建算法的形体覆盖域.文中算法目前已运用到形体重建原型系统中,实验结果证明了其有效性.     

海量点云曲面增量拓扑重建EI北大核心CSCD

针对现有的曲面重建算法难以兼顾大规模采样数据的重建效率与重建曲面拓扑正确性的问题,提出一种基于局部Delaunay网格剖分的曲面增量重建算法.该算法采用波前扩展的策略,通过波前环的扩张、分裂、重叠面片的消除等步骤,将局部重建过程传播至每个样点的邻近区域,获得插值于采样点集的二维定向流形网格曲面,实现整个采样点集的增量拓扑重建;在曲面局部重建过程中,分别基于局部区域的Cocone算法与二维投影点集的Delaunay网格剖分方法重建曲面的尖锐区域与平坦区域,其中局部区域重建曲面网格的边界的正确性由区域之外的少量辅助样点保护.实验结果表明,文中算法具有较高的重建效率,适用于封闭和非封闭海量点云数据的重建;且在采样密度符合要求的情况下,重建的网格曲面与原表面拓扑同构.     

MPU算法在汽车车身造型设计中的应用

介绍了多层面单位分割隐函数曲面(MPU)算法.该算法建立在局部形状函数、单位分割和八叉树细分的基础上,可由点云数据快速、准确、自适应地进行曲面反求.应用该算法,对车身外覆盖件和内部结构件进行了曲面反求,结果表明,该算法对汽车车身开发具有重要的应用价值.     

运动曲面求交优化算法

运动曲面求交通常采用曲面求交算法，通过反复迭代求取曲面交线，没有考虑运动曲面自身的特性进行求交简化．由于运动曲面不同运动瞬间的曲面交线之间存在必然联系，因此通过对曲面内在属性分析，提出了运用运动曲面不同运动瞬间曲面交线相似性进行运动曲面求交的优化算法．首先对两个运动曲面的基曲面进行预处理。获取表征曲面交线拓扑的特征点；根据特征点分布图确定不同运动瞬间曲面交线起始点搜索策略，采用跟踪法动态调整步长和跟踪方向求解整个交线环．采用文中方法可以有效地解决运动曲面的子环、奇点遗漏、分支跳跃、乱序跟踪和初始点求取问题，精确、鲁棒、快速地计算出交线．     

海量点云曲面增量拓扑重建

针对现有的曲面重建算法难以兼顾大规模采样数据的重建效率与重建曲面拓扑正确性的问题,提出一种基于局部Delaunay网格剖分的曲面增量重建算法.该算法采用波前扩展的策略,通过波前环的扩张、分裂、重叠面片的消除等步骤,将局部重建过程传播至每个样点的邻近区域,获得插值于采样点集的二维定向流形网格曲面,实现整个采样点集的增量拓扑重建;在曲面局部重建过程中,分别基于局部区域的Cocone算法与二维投影点集的Delaunay网格剖分方法重建曲面的尖锐区域与平坦区域,其中局部区域重建曲面网格的边界的正确性由区域之外的少量辅助样点保护.实验结果表明,文中算法具有较高的重建效率,适用于封闭和非封闭海量点云数据的重建;且在采样密度符合要求的情况下,重建的网格曲面与原表面拓扑同构.     

三维空间散乱点集快速曲面重建的研究与实现

提出了一种快速曲面重建方法。针对Power crust算法提出一种不均匀降采样技术,根据曲面的局部特征大小对采样点进行削减,从而在不破坏原曲面拓扑特性的情况下,使参与曲面重建的采样点数目降低。实验结果表明,改进后的算法运行效率有所提高。     

基于Level Set方法的点采样曲面测地线计算及区域分解

点采样物体的几何处理是当前造型领域中的研究热点之一,如何有效地对点采样曲面进行区域分解是几何处理的基础性工作．该文首先提出了一种基于Level Set方法的点采样曲面上两点间最短路径的计算方法,用以解决区域分解中的边界曲线生成问题．为了保证求解Level Set微分方程的稳定性,文章采用移动最小平方(MLS)方法对点采样曲面进行均匀重采样和去噪音处理．在此基础上,又进一步提出了一个基于Level Set方法的点采样曲面区域拾取算法．最后给出了上述算法在点采样物体的几何处理中的应用实例．实验结果表明该文提出的算法稳定、快速且容易实现。     

基于凸包特征的细分曲面求交研究

主要针对具有凸包特征的细分曲面提出了一种有效的求交的方法,该方法适用于任意具有凸包特征的细分曲面中.该方法主要是利用二部图跟踪两个细分曲面中可能相交的面.在应用二部图的基础上,选择半边数据结构,应用轴向包围盒法进行相交检测,使得具有凸包特征的细分曲面的求交得以实现.     

运用逆向工程方法与OpenGL创建三维曲面

目前大多数应用逆向工程创建三维曲面的方法能够取得较令人满意的结果,但却过多依赖标准化软件.文中改进了基于垂距依此递推的自由曲面自适应数据采样算法,给出了应用该算法对复杂曲面进行重建的方法.自由曲面自适应数据采样时,先运用逆向工程测量方法,得到曲面的截面数据点值,然后用非均匀三次样条插值曲线拟合出截面轮廓曲线;自适应采样后,由曲线数据点重新利用最小二乘法计算型值控制点.对这些型值控制点进行网格化处理后由U、V两方向利用Opengl中Nurbs曲面生成方法构造出三维曲面.结果表明运用该方法曲面更改更灵活、曲面连接光滑.     

求NURBS自由曲面的等值线─—一种基于极值点的追踪方法

复杂自由曲面的等值线是刻划曲面几何形状的特征线簇之一，有助于可视化建模过程评估其数学物理模型．本文提出一种基于极值点求追踪始点的方法，对Ｓ．Ｇ．Ｓａｔｔｅｒｆｉｅｌｄ的求等值线方法做了重要改进．对ＮＵＲＢＳ曲面片的边界上的极值点及曲面片内的极值点进行扫描分析，可快速地求出全部等值线的切矢追踪始点，从而避免了百目搜索和重复追踪．此算法具有严格的理论分析，能保证正确性，具有一般应用价值．