面向同步建模分析的三角网格局部光顺优化算法

对于大型复杂的几何体,不可能仅通过一次算法自动剖分即得到高质量单元,剖分过程容易出现边界单元狭长、曲面内部单元尖锐等问题,由此,提出局部光顺优化算法。算法结合全局光顺方法以及局部网格拓扑结构优化方法的优点,避免了全局性优化算法计算量过大的缺陷,较传统优化算法,具有较好稳定性,通过实验验证,优化后的单元整体大小均匀、形状规整,在提高数值计算效率方面有较好表现。     

基于网格分割的自适应细分曲面算法研究

细分曲面中,随着对模型细分次数的增多,模型的面片数迅速增长,巨大的数据量加大了模型后处理的难度。为此,结合网格分割技术,提出了一种自适应细分曲面算法。该算法利用控制网格每个顶点与其对应的极限位置之间的欧氏距离不同、采用K-均值算法和区域合并技术对控制网格进行分割,随后对用户指定的网格区域或不满足精度的区域进行局部自适应细分。实验结果表明,该算法在给定精度范围内,有效地以相对较少的面片数获得了理想光滑的细分曲面,且大大提高了模型的后处理速度。     

三维模型局部检索算法研究

提出一种典型结构的建模技术与局部匹配方法.选取零件已有的典型结构,利用基于图的理论用邻接矩阵来表示典型结构的面与面之间的拓扑关系,再用基于面的几何与拓扑关系匹配方法,加速检索出含有所选典型结构的零件.     

面向复杂网格模型的快速分层算法研究

为提高复杂网格模型的分层切片效率和可靠性,提出基于拓扑追踪求交的分层切片算法,基于半边数据表示,建立面向三维网格模型分层切片的几何元素拓扑结构表示,通过网格几何元素拓扑关系追踪求解分层切片的轮廓线,并基于轮廓线层级结构树建立分层切片有效打印区域,该方法有效降低了网格形状与面片数量对系统效率和鲁棒性的影响。通过复杂网格模型的分层切片实例,验证了算法的有效性。     

面向三维CAD模型检索的模型分割方法

为了提高三维CAD模型分割的效果及其对模型检索支持的有效性,提出一种面向三维CAD模型检索的模型分割方法。首先通过提取B-rep形式CAD模型的几何拓扑属性,将模型转换为属性邻接标记图;然后依据图中节点和连线的凸凹性将模型初步分割为凸凹性连续的局部区域,再以分割内聚度最大为目标,基于区域耦合度进行可合并区域的选择与优化合并;最后采用区域最优匹配的方法进行模型间的相似性比较和检索。实验结果表明,该模型分割方法能有效支持模型检索,可实现CAD模型的重用。     

三维网格模型盲提取水印算法

基于离散傅里叶变换(DFT)技术和扩频通信技术提出三维模型稳健水印嵌入算法.算法利用扩频通信技术将原始的一维二值水印序列生成可直接嵌入的水印信息;利用主成分分析(PCA)方法,将原始模型变换到仿射(旋转、平移和均匀缩放)不变空间中,选取模型项点到其中心距离作为水印嵌入单元,采用单极性量化嵌入单元离散傅里叶变换系数幅度的方法实现水印的盲提取.对算法进行了仿真,结果表明嵌入的水印信息具有不可见性,且能够抵抗模型的旋转、平移、均匀缩放等常见攻击.     

三维局部结构熵算法的研究及其应用

用局部结构熵算法对实际地震数据进行了计算和分析,发现局部结构熵算法若取小的分析体,虽然结构物图像的高频信息分辨能力得到改善,但却丢失一些宏观较大范围的主要信息,为了克服这种缺陷,该文首次在计算结构熵中引入了位置惩罚判据,这样不仅可以通过调整参数得到所需的更加清晰的结构物图像,获取大尺度的结构和小尺度的细节信息,而且提高了运算速度,在很大程度上提高了图像的分辨率。     

基于网格纵横局部二值模式的三维人脸识别

提出一种基于网格纵横局部二值模式的三维人脸识别方法。为了充分体现人脸表面的细节差异,有效表示出由表情引起的局部形状变化,本文首先在人脸网格表面的半刚性区域内检测关键点集,并且由关键点确定中心面片,由中心面片及其周围有序环确定关键点邻域;其次将网格上中心面片及其周围有序环看成一个整体,从纵向(相邻环上对应面片之间)和横向(同一环上相邻标号面片之间)分别提取网格纵向局部二值模式描述符和网格横向局部二值模式描述符;然后对这两者进行特征融合得到网格纵横局部二值模式描述符;最后利用LC-KSVD2字典学习算法在Bosphorus数据库和FRGC v2.0数据库上完成识别实验。在Bosphorus数据库上各表情的平均Rank-1识别率为97.6%,在FRGC v2.0数据库上的Rank-1识别率为97.9%,该实验结果充分表明本文所提算法具有较高的识别精度,并且对表情变化具有一定的鲁棒性。     

局部到整体的六面体网格质量优化算法

网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何约束组成,节点内力保证了规则化后六面体单元的连接性,表面几何约束保持了原始模型的几何形状。应用实例表明,该方法稳定可靠,显著提高了六面体网格的质量。     

基于实体局部表面曲率和厚度的变密度三维六面体网格自动生成算法

提出一种基于传统栅格法的变密度三维全六面体网格自动生成算法,建立基于实体局部表面曲率的加密源点信息场的生成技术和基于几何实体局部厚度特征的网格加密技术,并给出自动生成全六面体协调网格的加密原则与加密模板。实现了在厚度较小的特征区域和曲率较大区域局部协调加密及平缓变密度的网格自动剖分,可获得局部协调加密及平缓变密度的全六面体网格。实例表明,所提出的算法实用性强,效果良好。     

一种三维有限元网格的快速消隐算法

提出了一种利用三维有限元网格相关性实现三维有限元网格快速消隐算法。该算法通过对单元面的排序直接剔除了内部完全不可见网格 ,避免了大量的线、面查找计算 ;通过单元面的深度排序 ,避免了消隐算法中的大量求交和比较计算 ,从而达到大大减小计算量、实现快速消隐的目的。本文所提出的消隐方法速度快、稳定性好 ,在实际应用中取得了满意的效果。     

基于无网格局部Petrov-Galerkin法的曲面修复算法

针对三维残缺数据曲面重构的困难,提出残缺点云或有孔洞网格曲面数据修复的新算法,该方法通过拟合进行曲面重构,大大减小了边界节点误差的影响;同时采用基于板壳理论的无网格法,使孔洞曲面修复更光滑,尤其可以更真实地修补出锻压制造的薄板零件.首先应用移动最小二乘法插值对残缺点云进行边界提取,然后给出逐层节点布置算法,最后应用基于最小势能原理的无网格法进行曲面修复,并将通常无网格法中积分圆域改进为多边形域.编写相应程序,经简单二次曲面缺损网格修补验证算法的有效性,结果分析表明误差很小,曲面修复结果理想.为进一步证明算法实用性,对实际薄壳产品的孔洞进行算法应用,修补效果理想.     

面向服务机器人三维地图创建的大规模点云分割

为了使服务机器人能在室内环境中识别物体并且利用点云自动创建三维VRML地图,针对室内场景中大规模且无规则的点云分割,提出了一种结合RANSAC和聚类的分割算法。该算法充分考虑到室内场景的特征,利用RANSAC提取大平面点云,并在点云当中去除地面等平面环境中的点云数据,最后使用聚类分割物体。此算法充分利用了室内环境的大平面特征和空间上分离特征,有效避免了无规则点云的分割和室内复杂环境导致的分割和运算困难的问题。不同室内环境中的对比实验比较清晰地分割出环境中的主要物体,得到了比较满意的效果。     

网格任务调度算法的研究

提出了一种基于遗传算法和Min-Min的网格调度算法,该算法主要分为资源搜索和任务分配两部分。首先,利用遗传算法从网格的可用资源中快速地搜索出最优的或是近最优的资源;然后从任务队列中取一组任务,利用Min-Min算法把任务分配给已搜索到的资源上去执行。仿真实验结果证明:对于大规模资源的调度该算法是有效的,能够减少了任务执行时间,改善网格任务调度的效率。     

基于空间分割的局部KD树动态构建算法

由于点云数据是大量的散乱的没有任何拓扑关系的数据,文中引入KD树,并对其做了相应改进,使得能动态的构建局部KD树。实验结果表明,所提出的基于空间分割的局部KD树动态构建算法既保证了准确性与搜索效率,又具有比较满意的空间复杂度。     

面向制造网格的任务管理系统研究

为协调和共享制造网格中分布的资源，设计并实现了一个面向网格服务的任务管理系统。建立了该系统的功能模型和工作流程，定义了面向零件和组件加工任务的网格资源节点模型和任务模型；基于任务时间、成本和服务质量的约束，建立了任务分解规则和资源节点的匹配规则，设计了任务调度及状态监控方案；最后构建了系统实现的体系结构和信息交换过程。基于网格原理，系统各功能被封装为网格服务，通过任务管理中心实现对服务的调用。系统已被集成到某区域网络化制造服务平台，为企业提供了与制造过程相关的网格服务。     

面向服务的制造网格系统研究

基于面向服务的架构和制造网格技术,提出了面向服务的制造网格系统结构,分析了该系统的运作机制,确定了实际的业务流程,并对其中主要的制造资源封装、制造资源配置、业务流程设计的实现进行了研究.该系统充分发挥了制造网格中制造资源的可增长性和面向服务的架构中服务应用的灵活性、复用性的优势,使面向服务的制造网格系统中的制造资源节点提供的服务成为一种自治、开放,以及与制造资源属性无关的网络化构件,适应制造业随需应变的敏捷性和协作生产能力的要求,推动分布式系统在制造业领域中的应用.     

三维限定Delaunay四面体网格划分的算法

概述了三维限定Delaunay四面体网格划分算法的基本步骤。重点研究了初始四面体网格形成的算法,此算法采用了逐点插入法的一种——局部交换法。详细讨论了此算法的基本步骤,并分析比较了此算法相对于传统初始网格生成算法的优点。该算法易于实现,并通过不同的算例对网格生成进行了验证,获得了理想的结果。     

基于网格特征临界点的三维工程模型检索算法

为有效检索并重用现有三维模型及相关设计知识,针对工程三角网格模型,提出了一种与计算机辅助设计系统无关的基于网格特征临界点的三维工程模型检索算法.根据Morse理论,采用网格顶点处的离散平均曲率作为光滑实值函数,计算网格特征临界点;采用两临界点间近似测地距离和顶点法矢夹角余弦值作为联合形状函数,按照极大值点、极小值点和鞍点,分别计算同类临界点间的联合形状函数得到形状分布,从而将模型的比较映射为形状分布矩阵的比较.在普渡大学建立的工程标准模型库上对算法进行了验证和比较.实验结果表明,本算法客观反映了工程模型的相似程度.明显提高了基于图形分布检索算法的有效性.     

三维限定Delaunay四面体网格划分的算法

概述了三维限定Delaunay四面体网格划分算法的基本步骤.重点研究了初始四面体网格形成的算法,此算法采用了逐点插入法的一种--局部交换法.详细讨论了此算法的基本步骤,并分析比较了此算法相对于传统初始网格生成算法的优点.该算法易于实现,并通过不同的算例对网格生成进行了验证,获得了理想的结果.