限制失真的网格参数化方法

针对当前网格参数化效率较低、映射失真较严重的问题，提出一种限制失真的网格参数化方法。首先，预处理原始网格模型。输入原3D网格模型，采用Half-Edge数据结构来重新组织网格并切割网格模型产生相应的切缝；构建Tutte映射把3D网格映射到一个2D凸多边形域，即构建2D网格模型。然后，进行限制失真的网格参数化计算。将Tutte映射后的2D网格模型作为限制失真计算的初始数据，建立相对于原3D模型网格的失真度量函数；求得该度量函数的最小值点，即为映射后的网格坐标集合；将映射后的网格作为限制失真映射的输入网格，设定迭代终止条件，循环迭代直至迭代结束，得到收敛的最优网格坐标；在计算映射失真度时，针对等距映射失真采用Dirichlet能量函数度量，针对共形映射失真采用尽可能等距（MIPS）能量函数度量；在求解映射失真度量函数的最小值点时采用代理函数法结合组合牛顿法的最优解方法。最终，实现了该方法并开发了一个原型系统。在原型系统中，分别设计了限制等距失真和限制共形失真的网格参数化实验，对程序执行时间和失真能量下降情况进行了统计和对比，提供了相应的纹理映射效果展示。实验数据表明，所提出的方法执行效率高、映射失真能量下降快，最优值收敛质量稳定；纹理映射时纹理着色均匀、布局紧致、线条均匀，符合实际应用的标准。     

基于最优传输的网格参数化序列簇生成方法

利用Ricci曲率流将原曲面上的面元测度前推到目标参数域上形成初始面元测度,对初始面元测度或目标面元测度进行变换,以构造一系列连续变换的面元测度序列,然后计算面元测度间的最优传输映射并构建连续变换的参数化序列簇。通过莫比乌斯变换、曲率强化和重要性驱动3种方式对面元测度进行变换实验,结果表明,相比拟等积方法,该方法可以构造出多种不同的参数化序列簇,并能取得较好的特殊参数化效果。     

保相似的网格参数化

网格参数化是数字几何处理中的重要问题,而三角网格又是典型的一种网格表示形式。为能够快速求解三角网格的平面参数化,同时减少参数化带来的三角形的扭曲,提出了一种保持形状相似的三角网格平面参数化方法—保相似参数化,该方法使得参数化后的网格的相邻两边夹角和长度比例在最小二乘意义下整体上保持不变,从而建立对应三角形的相似性。通过三角形的相邻两条边的夹角和两边的比例值建立线性方程组,在给定初始条件后可以快速地求解该线性方程组,从而得到参数化后的平面网格。该方法也适用于添加任何线性约束条件,而且整个算法是线性的。与现有的一些方法相比,该算法几何意义直观,操作简便。实例表明,该方法可以得到较好的参数化结果,非常适合于纹理映射等计算机图形学的应用。     

利用离散最优传输的纹理重整算法

随着建模与扫描技术的不断发展,三维模型的精细程度不断提高,场景数据量不断提升.为了解决纹理碎片化、纹理空间利用率过低的问题,提出了一种基于离散最优传输的纹理重整算法.给定一个带纹理的模型,首先计算其保形参数化映射;接下来通过离散最优传输对保形参数化进行调整,计算得到原始模型的保测参数化映射;最后根据网格的初始参数化与计...     

使用GPU渲染的离散最优传输算法

针对离散最优传输算法复杂实现难度大的问题,将最优传输转换成多个三维平面的渲染问题,提出一种利用GPU渲染管线以绘制四边形的方式求解的简单算法.首先根据最优传输的原像计算得到一系列三维空间中的平面;然后使用正交相机对这些平面进行渲染得到其垂直投影,并根据投影中每个胞腔的面积可以得到当前测度;接着使用梯度下降法调整平面的位置,使得当前测度等于目标测度,得到最优传输的结果;最后基于该算法构建了拓扑圆盘网格的保面积参数化算法.使用Maxplanck, Alexraw, Lion, Totoro和Buddaha模型进行实验,与使用数值法进行比较,该算法的迭代速度提升了8倍;与其他类似的算法进行对比,使用面积之比取对数作为评判指标,结果表明该算法的保面积效果更好.     

基于OpenGL的复杂曲面的纹理映射

介绍利用OpenGL和Visual C++6.0进行复杂曲面的纹理映射.利用解二次椭圆偏微分方程的方法,得到任意曲面到平面的共形映射.此方法可以自动分配纹理坐标到复杂的没有起伏的曲面,有效地克服复杂曲面的自动纹理映射的变形,避免了纹理扰动.     

基于几何约束求解的完备方法

针对参数化CAD在约束求解中的应用,提出了基于智能连杆的算法,该算法在扩充几何作图范围、改善算法复杂度方面都有明显的优势.将其同LIMO算法、几何变换方法、C-Tree算法、数值求解方法等方法相互融合,能够组成一套非常完备的几何约束求解框架,来完成对平面和空间几何约束问题的自动求解与图像生成.将该算法应用于智能动态几何软件的设计中,实验显示可以取得令人满意的结果.     

一种利用有向图优化约束求解的方法

为克服约束求解的效率问题及可靠性问题，本文提出了一种基于图结构的约束求解方法，它利用图瓣形式来表示几何元素之间的约束关系，使得几何元素的求解从整体下降 至局部，将一个方程组的求解问题论为几个小方程组的求解，大大降低了计算复杂度，进而提高了求解的可靠性。     

基于OpenGL的复杂曲面的纹理映射

介绍利用OpenGL和Visual C 6.0进行复杂曲面的纹理映射。利用解二次随圆偏微分方程的方法，得到任意曲面到平面的共形映射。此方法可以自动分配纹理坐标到复杂的没有起伏的曲面，有效地克服复杂曲面的自动纹理映射的变形，避免了纹理扰动。     

几何约束求解的去并拟合方法

依据有向图理论提出了去并拟合方法,由此导出了对于几何约束求解问题的去并拟合的并行处理及串行处理策略,进而得到了一套求解几何约束问题的完备算法。通过将该理论引入到参数化CAD的设计中,使得在算法复杂度增加不大的情况下,几何自动作图的范围大大拓宽。还将其应用于智能动态几何软件的设计中,取得了较好的结果。     

三角形网格模型顶点曲率的求解算法*

推导了一般三角形网格模型顶点的平均曲率、高斯曲率和主曲率的计算方法,考虑到经常遇到粗糙三角形网格模型,为提高其曲率计算方法的精度,结合Loop细分曲面算法,进一步拓展了该曲率计算方法.该算法用于具有特征保持的网格模型简化取得了良好的效果.     

综合曲率约束的在线网格模型分割方法研究

针对现有三角网格模型块分割方法普遍存在计算复杂度高,无法体现工程意义,综合效果不理想,不满足Web环境下高效快速分割等问题,提出一种面向Web环境的简单高效的三角网格模型分割方法。根据高斯曲率和平均曲率特性划分出网格模型的凹区域,在凹区域中依据最小负曲率阈值提取凹特征区域,结合区域中心特征线提取方法以及边界线闭合和优化算法构造出闭合分割线,通过分割线将三角网格模型分割成有意义的分块。依托开源数字几何处理软件MeshLabJS,运用WebGL的几何处理及图形渲染功能,在普林斯顿标准数据集和COSEG形状数据集上进行算法测试,验证所提方法能够在Web环境下快速、高效、有意义地分割三维模型。     

利用网格直接求解几何问题的方法

本文提出表示网格上图形的绝对方向法和相对方向法及其性质与转换。给出甩掉解析式直接用计算机检索以任意所需精度求解几何问题的方法,并解出任意曲线上的连杆曲线。     

Mesh Statistics for Robust Curvature Estimation

While it is usually not difficult to compute principal curvatures of a smooth surface of sufficient differentiability, it is a rather difficult task when only a polygonal approximation of the surface is available, because of the inherent ambiguity of such representation. A number of different approaches has been proposed in the past that tackle this problem using various techniques. Most papers tend to focus on a particular method, while an comprehensive comparison of the different approaches is usually missing. We present results of a large experiment, involving both common and recently proposed curvature estimation techniques, applied to triangle meshes of varying properties. It turns out that none of the approaches provides reliable results under all circumstances. Motivated by this observation, we investigate mesh statistics, which can be computed from vertex positions and mesh connectivity information only, and which can help in deciding which estimator will work best for a particular case. Finally, we propose a meta‐estimator, which makes a choice between existing algorithms based on the value of the mesh statistics, and we demonstrate that such meta‐estimator, despite its simplicity, provides considerably more robust results than any existing approach.     

基于曲线曲率的网格简化方法

网格简化是科学可视化和虚拟现实领域中的一个重要研究方面。细节是模型的重要组成部分,而顶点的法向量是描述模型细节的一个重要参数,在网格简化中,为了在保持模型的全局特征的同时也能较好地保持模型的细节,提出了一种采用曲率加权的二次误差作为简化代价的方法,该方法基于二次误差(QEM)简化方法,在代价函数中引入了顶点法向量的变化率,即顶点的离散曲线曲率,从而使得网格简化后模型的细节能够较好地保留。此外,为了在网格绘制上获得良好的视觉效果,采用了三角形平均法向量作为顶点法向量来进行处理和显示。实验结果表明,与单纯采用二次误差(QEM)作为代价函数的简化方法相比较,新方法能够在同等的简化率下更好地保持原有模型的固有特征,并具有良好的视觉效果。     

A Numerical Scheme for the Curvature Equation Near the Singularities

In this paper we propose a modification in the usual numerical method for computing the solutions of the curvature equation in the plane . This modification takes place near the singularities of the image. We propose to use zero as the vertical speed at a saddle point and, at an extremum, the geometric mean of the eigenvalues of the Hessian matrix. This modification is theoretically justified and the preliminary experimental results show that it makes the algorithm more reliable.Marcos Craizer has a degree in mathematics from UFRJ (Rio de Janeiro), a M.Sc. from IMPA (Rio de Janeiro) and received his Ph.D. in mathematics also from IMPA, in 1989. His research interests in image processing includes image representation, curve evolution and PDE applications. Since 1988, he has been working at the math department of PUC-Rio, Brazil.Sinésio Pesco is an Assistant Professor of the Department of Mathematics at Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUCRio). He received his Ph.D. and MS degree in Applied Mathematics at PUC-Rio and a B.S. degree in mathematics from State University of Maringa Brasil. He has visiting positions at Lawrence Livermore National Laboratory, CSE/OGI School of Science and Engineering (Oregon Health & Science University) and Scientific Computation and Imaging Insititute (University of UTAH). His main research interests are in Computational Topology, Image Processing and Scientific Visualization. Since 1991, he has been working in the development of a CAD system for petroleum reservoir modeling.Ralph Teixeira has a degree in Computer Engineering from IME (in Rio), a M.Sc. from IMPA (also in Rio) and received his Ph.D. in Mathematics from Harvard University in 1998. His research interests in Computer Vision include shape representations by skeletons (medial axis and similar objects), curve evolutions and PDE applications. Since 2001, he has been working at Fundação Getulio Vargas in Rio de Janeiro, Brazil.     

主曲率均匀的网格光顺

针对三角网格数据提出了一种主曲率均匀的光顺方法 .该算法首先通过建立局部抛物二次曲面来估算网格顶点的主曲率和主方向 ,其次以邻点的主曲率和主方向的加权平均作为光顺后顶点的曲率值 ,然后由新曲率值和二次曲面方程计算出调整后的顶点位置 ,实现模型的光顺 .进行局部光顺时 ,将区域内的点组成各个封闭环 ,根据邻点所在环的层次分配权值 ,可以满足是否去除或保留内部区域特征的需要 .该文给出了应用实例 ,结果表明本方法对网格模型实施整体和局部光顺均有较好的效果 ,光顺前后模型体积变化较小 .     

Medial Axes and Mean Curvature Motion II: Singularities

What happens to the medial axis of a curve that evolves through MCM (Mean Curvature Motion)? We explore some theoretical results regarding properties of both medial axes and curvature motions. Specifically, using singularity theory, we present all possible topological transitions of a symmetry set (of which the medial axis is a subset) whose originating curve undergoes MCM. All calculations are presented in a clear and organized fashion and are easily generalized for other front motions. A companion article deals with non-singular points of the medial axis through direct calculations.     

基于高斯曲率的三角网格模型简化的研究

针对三角网格模型简化中的相关问题进行了研究并设计出了相应的算法。三角网格的简化过程包括网格删除和网格重建两个过程。在网格的删除中,通过顶点的高斯曲率对其分类,如果三角形的三个顶点属于同一类,则对该三角形及其邻接三角形进行删除。在网格重建中,重点是新顶点的定位。首先,将新顶点定位在该三角形的重心上,然后,通过它的邻接点对其定位进行优化,最后,以两个实例进行探讨,实现对不同三角网格的验证,并以原始网格模型与简化后的网格模型进行对比说明本研究所得的简化网格模型即有效地实现了三角网格模型的简化,又保持了原有三角网格模型的基本特征,达到了令人满意的结果。     

一种基于曲率流的网格平滑方法

文章通过从频域角度分析网格上的拉普拉斯平滑,提出网格上的一种基于曲率流的隐式平滑方法。实验结果表明,此算法具有良好的鲁棒性,适用于对不规则的大规模网格进行平滑。