结构光视觉三维点云逐层三角网格化算法

针对结构光视觉恢复的大规模三维点云的可投影特点,提出一种基于投影网格的底边驱动逐层网格化曲面重建算法。该算法首先将点云投影到一个二维平面上;然后基于点云投影区域建立规则投影网格,并将投影点映射到规则二维投影网格上,建立二维网格点与三维点云间的映射关系;接着对投影网格进行底边驱动的逐层网格化,建立二维三角网格;最后根据二维投影点与三维点的对应关系及二维三角网格拓扑关系获得最终的三维网格曲面。实验结果表明,算法曲面重建速度快,可较好地保持曲面细节特征。     

全球地壳结构数据的三维可视化建模与应用

利用可视化技术表现地壳结构,形象地模拟地震波在地壳内部的传播,对于增强地震事件解释具有重要意义。通过分析改进的CRUST5．1全球地壳结构数据特征,提出了基于长方体与四棱柱相结合的三维可视化建模方法。利用OpenGL建模技术,建立了全球地壳结构数据的可视化模型,在Delphi中基于OpenGL三维图形库实现了CRUST5．1全球地壳结构数据的三维可视化表达,结合OpenGL的人机交互功能完成了多视角观察以及基于地表剖切线的三维剖切功能。     

用户控制的纹理合成

提出一种基于用户控制的纹理合成算法．该算法适用于任意二维平面和任意拓扑的三维网格．可方便地控制纹理合成时方向和尺度的连续变化．对于任意平面区域需剖分成较均匀的三角网格，以剖分得到的二角形作为基本的合成单元来进行合成．根据用户在此三角网格上指定表示纹理方向和大小的矢量来插值生成矢量场，用以控制合成纹理的变化．该算法可以自然扩展到三维三角网格，以三角面片作为合成单元，合成后直接输出每个顶点的纹理坐标．该算法对二维和三维纹理合成给出了统一实现的框架．实验结果表明，该算法可以在任意目标区域根据用户的交互生成令人满意的纹理合成效果．     

一种基于剖分与聚类的三维手势建模方法

针对有些建模方法需要设置复杂参数,或所建模型不够平滑、完整,以及出现多余网格等问题,提出了一种基于Delaunay三角剖分与K-Means聚类的三维手势静态建模方法。首先对点云进行半径滤波,再把点云投影在X0Y平面上,然后进行Delaunay三角剖分,对于剖分得到的三角网格中的长边与短边,使用K-Means算法聚为两类,最后删除含有长边的三角面片,得到完整手势的三维模型。实验结果表明,该方法有利于减少多余的网格面,形成的三维手势模型的网格面也较为平滑、完整。     

基于TIN的三维地质建模研究

将三维地质建模技术用于地质分析,提出一种基于TIN的建模方法。采用带断层约束的三角剖分算法,实现海量数据Delaunay三角剖分,建立地质层面模型,以地层和断层为约束,根据层序地层学原理,按层序网格表征方式细分地层,建立层序模型,并在结构模型的基础上,使用距离加权反比法估算网格结点的属性,建立地质体属性模型。     

基于分形维数的地表模型多分辨率动态绘制

以基于分形维数的树状结构组织三维地表网格模型,实现了与视点相关的连续多分辨率地表模型简化及实时绘制.算法分为预处理和实时绘制两个阶段.在预处理阶段,通过分形维数评价地表的复杂度,建立自适应的树状结构,计算出所有顶点的误差值.在绘制阶段,则根据视距、视角等因素动态地确定需保留的顶点集,并采用受限四叉树方法实时三角化得到所需分辨率下的三角网格近似模型.该算法具有两个优点:一个是地表模型的分层区域划分考虑了地形本身的复杂度;另一个是建立了视点相关各参数与所采用的分辨率表示的直接关系.实验表明,此算法简单、有效,支持对地表模型的交互式实时动态绘制.     

基于轮廓线的三维网格曲面绘制

在融合了交互式轮廓绘制与网格造型技术的基础上,提出了一种快速三维网格曲面建模方法.根据绘制轮廓线的特征点分布,进行约束化三角网格剖分,提取二维轮廓线的骨架;选取骨架点和采样点投影到三维空间椭球曲面,并引入二面角原则,优化了空间离散数据点的三角化算法;最后缝合骨架点,获得三维网格曲面表示.实验结果表明了该算法的直观性、高效性.     

混合插值法重构近地表模型

当控制点多和网格稠密时,基于薄板样条(TPS)插值的近地表模型重构往往很耗时,影响了静校正中近地表建模的效率.针对此问题,采用一种TPS插值和三次样条插值相结合的混合插值法重构近地表模型.首先利用矩阵递归LU分解及GPU加速的LU分解算法求解大型线性方程组,建立TPS插值函数;然后在X和Y方向上使用适当的步长对网格进行抽稀,运用TPS插值函数计算稀疏网格点的值,再通过稀疏网格点建立三次样条插值函数并计算剩余网格点的值;最后用OpenGL实现近地表模型的三维可视化.实验结果表明,文中算法提高了近地表模型重构的速度,其精度接近TPS插值精度.     

基于pillar grid三维地质体表面模型提取算法

在油气勘探开发过程中,三维地质建模技术应用越来越广泛。pillar grid是目前主流三维地质建模软件应用的结构化网格,提供储层流体流动的描述方法。如何更加直观地展示地质体构造形态,将地质体网格数据中三维地质体表面模型提取出来在地质建模中具有较高的应用价值。因此,提出一种三维地质体表面提取算法,对基于pillar grid三维地质体数据进行解析,提出其表面模型来辅助计算机可视化展示。该算法主要包含基于pillar grid无断层三维地质体表面模型提取算法和带有复杂断层三维地质体表面模型提取算法两部分。通过实际的三维地质体模型数据进行算法验证,证实该算法能够较好地实现基于pillar grid复杂三维地质体表面模型提取功能,满足实际需求,具有应用价值。     

基于OpenGL的交互式三维建模仿真应用研究

针对目前三维建模领域的现状以及存在的一些问题,提出了基于OpenGL的交互式三维建模仿真技术。从工程应用的角度出发,主要论述了OpenGL的技术特点与工作原理、基于二维剖面图的三维模型仿真算法、模型交互剖切原理以及剖面图的圆滑处理技术。在此基础上设计并实现了基于OpenGL的三维模型仿真系统。