支持STL数据源的网格曲面动态空间索引

针对STL文件格式存在网格顶点数据冗余以及缺乏面片邻接信息等缺陷,提出一种基于多维动态空间索引的显式曲面拓扑重建算法,在消除网格顶点数据复本的过程中逐步构建网格曲面顶点的KD树,通过该索引提高顶点数据复本消除效率,并基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构,实现曲面拓扑结构的快速重建。最后,对6个不同规模的数据模型进行实验:与采用R^*-Tree、数组、散列表作为索引等方法相比,所提出的KD树与半边结构融合的动态空间索引在处理近百万面片的数据文件时,去除冗余顶点用时11.93 s,拓扑重建仅仅需要2.87 s,大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间,并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询,查询时间在1 ms之内,远小于对比算法所用时间。实验结果表明:所提算法能够提高网格曲面冗余顶点去除效率和拓扑重建效率,实现网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。     

基于半边结构的STL文件快速拓扑算法

针对三维模型转换为STL文件后会丢失三角面间的拓扑关系,在对STL格式文件进行读取和分析时,提出了一种基于半边结构和哈希表的快速拓扑重构算法。在读取数据过程中,通过哈希表建立无重复位置信息的点表,并在其中维护一个未添加邻接面的半边集合。依据该集合和拓扑算法完善面的拓扑关系,实现在读取数据的过程中快速建立面的拓扑关系。     

在机检测中三角网格拓扑重建方法的研究

对STL（Stereo Lithographic）模型中三角面片进行拓扑重建是解决在机检测系统中对零件模型表面进行曲面划分的前提条件之一。在建立点-边拓扑关系的基础上,将原有基于顶点坐标值浮点数比较的半边匹配结构转化为基于索引值的整型数匹配,并提出了基于关联-散列结构三角网格拓扑重建方法。该方法采用散列结构为辅助数据结构来减少STL模型顶点归并和边界归并的计算量,利用STL模型相邻网格单元数据相关性降低哈希函数的构建难度并提高冲突处理效率,在滤除冗余数据的同时完成拓扑关系的建立。计算实例验证了该算法的高效性和有效性。     

基于二叉树的STL冗余数据去除

STL数据是CAD系统中描述物体的常用格式.由于STL数据中包含大量的冗余数据,因此在后续CAD系统利用中需要首先将这些数据剔除以简化算法并提高效率.本文针对STL的数据冗余剔除问题剔除了一种基于二叉树结构的数据快速剔除方法,该方法与简单的坐标比较方法比较明显地提高了数据处理效率,有利于STL模型数据在CAD系统中的应用.     

基于2维流形的STL曲面网格重建算法

STL（stereo lithography）作为3D扫描数据和快速原型制造事实上的标准,其广泛应用于娱乐、制造业和Internet等领域.但随着3D模型越来越复杂,数据量越来越庞大,从STL文件难以快速获得完整拓扑关系以及其存在大量冗余信息的缺点,制约着STL网格模型的进一步优化处理与应用.为此,需要针对STL网格模型进行网格重建.本文针对2维流形的STL三角形曲面网格模型,提出了一种快速的网格重建方法.主要利用删除在重建过程中达到饱和的顶点,以便减少需要比对的顶点数,并结合STL文件数据的相关性来提高顶点搜索与比较的效率.对于非封闭的曲面网格,本文算法在提高曲面网格重建效率的同时,还能有效地提取曲面网格模型的边界信息.另外,重建的曲面网格数据文件大大地减少了存储空间,有效地去除了冗余数据.实验结果表明本文算法的高效性及鲁棒性.     

基于STL文件的快速分层算法的研究

为了提高STL文件的分层速度,提出了一种快速分层算法:创建能够表示顶点和边的拓扑信息的数据结构,根据顶点的Z坐标建立顶点的顺序表,并将以各个顶点为起点的边分别组成链表。该算法去掉了顶点的冗余信息,节约了存储空间;因为分层时判断边与分层平面相交情况可以按照排序后的顶点依次进行,所以减少了求交点时的比较次数;顶点不需要分组,从而有效地提高了分层效率。     

采用半边编码的三角网格拓扑数据结构

为了更紧凑地表示三角网格的几何和拓扑信息,充分利用三角网格中的面、顶点和半边之间的语义关系和隐含信息,提出一个采用半边编码的三角网格拓扑数据结构.首先建立以顶点序列表示的三角面对象,并存放在动态数组中;将半边表示为所属三角面在数组中的下标和顶点连线顺序隐式关系的二元组,并且编码为一个无符号长整型数;在顶点对象中设置外出半边属性,在三角面对象中设置相邻面的3个反向半边属性;通过对设置的半边信息进行解码,实现拓扑信息查询.基于该数据结构开展了STL三角网格数据的拓扑重建实验,在对内存空间需求、重建效率和拓扑信息处理能力等方面,与目前广泛使用的半边数据结构进行了比较,表明需求内存空间大为减少.     

STL数据检验和修复

STL数据文件是快速成型最常用的数据交换文件,STL数据的错误将影响快速成型预处理的进行.本文提出一种STL数据检验和修复算法,它通过对STL数据建立拓扑关系,依据棱与面的关联度快速捕获STL数据的错误.针对不同的STL数据错误采用相应的算法,对STL数据进行有效的修复.     

基于分层切片原理的三维雕刻算法

分析了多种基于STL模型的快速分层算法。在综合多种算法优点的基础上,首先提出了对三角面片的顶点按其切片方向进行从小到大排序,以快速滤除冗余顶点;并在此基础上建立三角面片的顶点链表及面向量,以实现STL模型的拓扑信息重构;最后基于所重构的拓扑信息,结合几何连续性分层算法实现高效的自适应分层算法。并通过C+〖KG-*3〗+实现了这一算法,证明了快速成型技术的分层制造思想可应用于三维雕刻的CAD/CAM,在技术上是可行的。     

一种改进的STL文件快速分层算法

高效的STL模型切片算法是快速成型制造的前提和基础,在有向加权图切片算法的基础上提出了一种快速STL模型切片分层算法,去除了耗时的有向加权图建立,对切片后的数据进行后处理,除去数据中的冗余点,从而提供了一种快速的STL模型切片算法。大量实验及数据表明,新算法具有较高的效率。     

STL模型切片轮廓数据的修正与优化

STL文件因其简单和通用性好,一直作为快速成型领域的准标准。但是由于其本身的缺陷,造成切片之后的轮廓信息数据有大量的冗余数据甚至错误。该文针对切片轮廓的不封闭,给出了有效的修正算法;通过对轮廓信息中冗余数据的分析,提出了一种冗余数据的滤除算法。该算法高效简单,提高了后续的数据处理的效率和成型件的加工质量,改善了零件成型的加工性能。     

基于数据相关性的STL曲面网格快速重建算法

通过分析大量STL文件中的三角形单元数据,发现文件中顺序相邻的2个独立的三角形网格单元至少共一个顶点的概率大约是0.84～0.99,共2个顶点的概率大约是0.67～0.75,表明相邻网格单元数据存在强相关性以及大量的冗余信息.利用这种数据相关性,从概率的角度给出了一条检查冗余点的有效途径,进而得到一种快速的STL三角形曲面网格重建算法.新的曲面网格数据文件存储容量为原来的25%左右,有效地去除了冗余数据.实验结果表明了该算法的高效性及鲁棒性.     

边信息传播修正的半监督维数约减方法

现有基于边信息的半监督维数约减算法大都是直接将保留边信息和数据拓扑结构的目标函数相加,因此数据拓扑结构中的错误连接不会因已知的边信息而得到修正.提出通过边信息传播及修正机制将边信息融入到数据拓扑结构图中的方法,从而在保留边信息的同时保留更为真实的数据拓扑结构信息.实验结果表明本文所提出的算法较之其它算法,对数据降维后用于分类时可取得较高的准确率,且算法对创建的KNN图中的参数K最具鲁棒性.     

STL数据快速拓扑重建关键算法

在反求工程中,散乱数据点云的曲面重构常采用三角网格模型,建立三角网格之间拓扑关系的速度是影响曲面重建效率的关键因素之一．本文提出了基于V—F结构的平衡二叉树（AVL）顶点聚合算法,简化数据文件的存储容量至原来的18％～25％,并有效地去除了大量冗余数据点;采用虚AVL的快速邻边搜索优化算法,实现了相邻半边的快速搜索,高效地构建半边拓扑结构,最后通过各种零件重建速度的比较说明本文方法是高效的、可扩展的．     

STL面片邻接拓扑关系重构及其应用

STL文件描述的是一种离散的实体表面三角面片模型,在实际处理中一般需要重新构造其邻接拓扑关系(包括面片的邻接面、顶点的邻接面、邻接顶点等关系）。而剔除STL面片数据中的冗余顶点是重构的关键,该算法已经成功应用于三维真实感注塑模流动模拟软件的3D图形处理。     

基于三角片拼合的STL网格模型重建算法

采用三角片拼合的方法递增建立网格模型,新增三角片被归纳为5种类型.首先通过半边匹配确定新增三角片的类型;然后针对每一种类型使用不同的方法去除冗余顶点,并同时建立拓扑关系;最后通过顶点数组紧缩消除顶点空隙,将半边hash表转化为半边数组,完成网格模型的重建.该模型为改进的半边结构,具有完整的形状和拓扑信息,可以表示非流形边,是法矢调整、网格分块等后续处理的理想起点.实验结果表明,文中算法高效、鲁棒、可扩展.     

STL文件的错误检测与修复算法研究

STL文件是CAD系统与快速原型系统之间进行数据交换的准标准格式，由于种种原因，在创建STL文件时会产生许多错误，如果这些错误不加以处理的话、会影响到后面的数据处理和加工。文中提出一种STL文件的检测和修复算法。该算法通过建立点对象，边对象和三角面对象的数据结构，能够十分有效地检测和修复STL文件中的错误。     

STL文件错误的快速修复*

为了修复使用的STL文件中的一些错误,首先根据错误的特点进行分类,然后利用半边数据结构快速建立STL文件的实体模型。以边的检测作为STL文件错误检测的基础,建立了导入STL文件、无结构网格、流行网格、错误检测、错误修复、更新错误信息等基本修复步骤。二叉平衡树的使用加快了算法的遍历速度。实例验证了该算法的有效性。该方法可作为预处理模块运用于快速成型和逆向工程等领域。     

基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法

为进一步提高3D打印切片效率，该文提出一种基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法。读取STL文件信息，确定模型坐标高度范围；依据高度信息和层切厚度确定每个切片层的高度；对三角形面片按高度进行排序。设计构造一种新型的简易半边数据结构，利用该数据结构对排好序的三角形在每个切片层分组建立并动态维护局部拓扑结构，通过拓扑结构快速得到切片轮廓。此方法不需要建立全局拓扑结构，并缩短了建立分组拓扑结构的时间，实验证明提高了切片的速度和效率。     

快速成型切片数据的优化算法研究

为了能够顺利地进行 STL模型切片轮廓数据的进一步处理 ,提出了对切片数据进行优化处理的算法 .对由于STL模型的缺陷造成切片之后的轮廓信息数据有大量的冗余数据 ,提出了一种冗余数据的滤除算法 ;针对切片轮廓的不封闭 ,给出了有效的修正算法 ;同时给出了对切片轮廓的内外边界进行自动识别的算法 .该算法高效简单 ,提高了后续的数据处理的效率和成型件的加工质量 ,改善了零件成型的加工性能