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．     

参数曲面求交算法

参数曲面求交是雕塑产体造型中的关键问题，为了提高曲面／曲面求交方法的稳定性，准确性以及拓扑一致性，本文提出了一种改进方法，它是［Ｈｏｕｇｈｔｏｎ ａｔ ａｌ．＇８５］和［Ｂａｒｎｈｉｌｌ ａｔ ａｌ．＇９０］的思想的延伸，在本算法中，提出了获取曲面临近点的新方法和确定分析支点的可靠方法，改进确定追踪步长的方法。此外，它可以方例地计算出等距曲顶交线而无需等距逼近，通过上述改进本算法可处理分支点，切环     

隐式曲面／参数曲面的求交算法

本文介绍了一种实用有效的隐式曲面／参数曲面求交算法。算法主要分为两部分：特征初始点的求取和单调段的跟踪。解双变量多项式方程求解特征初始点。跟踪在三维空间进行，易于控制跟踪步长和离散交点对交线的逼近精度。算法不离散参数曲面，不漏交。     

雕塑实体的精确求交算法

提出了一个雕塑实体布尔操作中的精确求交算法．为了确保算法的高效率、精确性和鲁棒性,采用了先确定拓扑、再跟踪的策略来进行曲线－曲面求交,以及层次求交和交线跟踪的方法,来保证裁剪曲面片分割和区域分类的一致性,从而克服实践中常见的退化情况．该算法已经在一个基于Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＮＴ平台的雕塑实体造型器ＴｉｇｅｒＳｕｒｆ上实现,并通过大量造型实体实例的测试．     

平面向量与曲率分析在曲面求交中的应用

在曲面求交算法中，初始跟踪点的确定和交线分布的跟踪是最关键的两个问题，本文总结了用平面向量场确定初始跟踪点的算法，给出了使用曲率分析精确计算跟踪方向，并估计跟踪步长的方法，应用平面向量场和曲率分析，作者实现了高效可靠的ＮＵＲＢＳ曲面求交算法。     

步长自适应追踪法曲面求交技术的研究

对具有多种曲面特征的实体进行建模,必须对相邻的单面片进行拼接。传统曲面求交技术有很多缺陷,例如在求交精度、求交速度上不能同时满足要求。对此提出步长可自适应的追踪法进行曲面求交,将五次非均匀B样条作为拟合曲线,在求交过程中将追踪步长值与交线末端曲率相关联,可以使步长根据具体环境实时变化。限定精度阈值[ε]为0.001?mm,将曲面求交试验在自主研发的逆向系统Surface Reverse中进行,分别采用传统追踪法和基于步长自适应的追踪法进行曲面求交,结果表明,追踪步长可自适应的追踪法求取交线的计算量少、用时较短,且交线精度可达到μm级。这种相交算法稳定、准确且速度较快。     

平面向量场与曲率分析在曲面求交中的应用

在曲面求交算法中，初始跟踪点的确定和交线分支的跟踪是最关键的两个问题．本文总结了用平面向量场确定初始跟踪点的算法，给出了使用曲率分析精确计算跟踪方向，并估计跟踪步长的方法．应用平面向量场和曲率分析，作者实现了高效可靠的ＮＵＲＢＳ曲面求交算法．     

参数曲面分割求交算法之改进

本文认为,在传统的参数曲面分割求交算法中,由于近似多边形存在厚度,因此不能用简单的方法计算近似多边形的交线。文章提出了一种改进的算法,该算法以整体的观点考察多边形的面、边、点之间的关系,把两多边形之间的求交放到全体多边形中去考虑,从而避免了两参数曲面的交线出现裂缝、丢失或增多的现象。实践证明,这种改进算法是可靠的。     

基于Catmull-Clark细分的曲面布尔运算基础研究

基于Catmull-Clark细分,提出一种对平面四边型网格进行操作的基础布尔运算,包括曲面求交、裁剪和网格级基础布尔运算,首先将细分曲面的求交转换为对一定细分层次的细分控制网格求交,得到满足一定精度要求的交线;采用局部修改交点处的控制网格拓扑结构和控制网格顶点位置的方法,实现了对细分曲面的裁剪;最后提出一种对一定细分层次的四边形控制网格进行操作的布尔运算,称之为细分曲面网格级布尔运算,包括布尔交、布尔并和布尔差3种运算,并给出了运算的基本原则与应用实例.     

一种基于人工智能方法的曲面求交算法

本文成功地将人工智能领域中的退火遗传算法应用于几何造型领域,设计了一种遗传算法与跟踪法结合的曲面求交算法.由于充分利用了遗传算法的全局搜索能力和内在并行性,以及跟踪法的局部快速收敛性,系统可以进行稳定可靠的交线计算,并得到正确的交线拓扑结构.文中对该算法各个部分进行了详细论述,并给出了在一个基于Windows/NT平台的原型系统TigerSurf中的实现和结果数据.     

B样条曲线的等距算法及应用

等距曲线的拓扑结构是等距算法中的核心因素之一。该文以B样条曲线为例,给出了一种基于关键点的等距算法。它应用了自适应离散等手段并给出了关键点的求解方法,同时利用关键点确定等距线各个分段的取舍,从而有效地去除自交的情况,使得计算出的等距曲线有着正确的拓扑结构。该文的算法已应用于商业软件OpenCAD中。     

退火遗传算法在曲面求交中的应用

成功地将退火遗传算法与跟踪法结合应用于曲面求交算法中,通过将遗传算法与局部搜索策略相结合来提高演化效率,由于充分利用了遗传算法的全局搜索能力和内在并行性,以及跟踪法的局部快速收剑性,系统可以进行稳定可靠的交线计算,并得到正确的交线拓扑结构,对该算法各个部分进行了详细论述,并给出了在一个基于Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＮＴ平台的原型系统ＴｉｇｅｒＳｕｒｆ中的实现和结果数据。     

等距曲面的NURBS放样插值方法

本文给出了等距曲面的一种NURBS放样插值生成方法，该方法主要是在原始NURBS曲面上取得一个能较好反映曲面特征的型值点阵，再交这个型值点阵按某种算法矢方向外推，从而得到原始曲面的等距曲面上的型值点阵，然后，再用NURBS放样插值曲面来逼近等距曲面，本文给出的算法几何意义明显，易于编程实现，且得到的等距曲面其u向和v向参数曲线仍是NURBS曲线，且具有C^2连续性，最后，给出了一个实例。     

PARAMETRIC SURFACE/SURFACE INTERSECTION

ＰＡＲＡＭＥＴＲＩＣＳＵＲＦＡＣＥ／ＳＵＲＦＡＣＥＩＮＴＥＲＳＥＣＴＩＯＮＺｅｎｇＸｉａｎｇｌｉｎ；ＷａｎｇＱｉｆｕ；ＺｈｏｕＪｉ；ＹｕＪｕｎＰＡＲＡＭＥＴＲＩＣＳＵＲＦＡＣＥ／ＳＵＲＦＡＣＥＩＮＴＥＲＳＥＣＴＩＯＮ￥ＺｅｎｇＸｉａｎｇｌｉｎ；Ｗａｎ...     

Detection of loops and singularities of surface intersections

Two surface patches intersecting each other generally at a set of points (singularities), form open curves or closed loops. While open curves are easily located by following the boundary curves of the two patches, closed loops and singularities pose a robustness challenge since such points or loops can easily be missed by any subdivision or marching-based intersection algorithms, especially when the intersecting patches are flat and ill-positioned. This paper presents a topological method to detect the existence of closed loops or singularities when two flat surface patches intersect each other. The algorithm is based on an oriented distance function defined between two intersecting surfaces. The distance function is evaluated in a vector field to identify the existence of singular points of the distance function since these singular points indicate possible existence of closed intersection loops. The algorithm detects the existence rather than the absence of closed loops and singularities. This algorithm requires general C² parametric surfaces.     

Theoretically-based algorithms for robustly tracking intersection curves of deforming surfaces

This paper applies singularity theory of mappings of surfaces to 3-space and the generic transitions occurring in their deformations to develop algorithms for continuously and robustly tracking the intersection curves of two deforming parametric spline surfaces, when the deformation is represented as a family of generalized offset surfaces. The set of intersection curves of two deforming surfaces over all time is formulated as an implicit 2-manifold I in an augmented (by time domain) parametric space R⁵. Hyperplanes corresponding to some fixed time instants may touchI at some isolated transition points, which delineate transition events, i.e. the topological changes to the intersection curves. These transition points are the 0-dimensional solution to a rational system of five constraints in five variables, and can be computed efficiently and robustly with a rational constraint solver using subdivision and hyper-tangent bounding cones. The actual transition events are computed by contouring the local osculating paraboloids. Away from any transition points, the intersection curves do not change topology and evolve according to a simple evolution vector field that is constructed in the Euclidean space in which the surfaces are embedded.     

矩形布局可行域的确定

通过研究布局问题,提出一种求解矩形布局问题可行域的方法.首先根据当前布局空间中顶点的形态,按待布矩形的尺寸对各顶点进行偏移计算,获得当前布局空间的偏移多边形;然后遍历偏移多边形各边,求解并标识所有交点;最后根据偏移多边形各边的方向,通过沿边界搜索直接获得可行域上的各点.该方法通过搜索偏移多边形边界,避免了处理偏移多边形中多条边互交的复杂情况.分析及实例表明该方法思路简洁、快速而高效.     

基于最佳圆弧样条逼近的快速距离曲面计算

距离曲面是一种常用的隐式曲面,它在几何造型和计算机动画中具有重要的应用价值,但以往往在对距离曲面进行多边形化时速较慢,为了提高点到曲线最近距离计算的效率,提出了一种基于最佳圆弧样条逼近的快速线骨架距离曲面计算方法,该算法对于一条任意的二维NURBS曲线,在用户给定的误差范围内,先用最少量的圆弧样条来逼近给定的曲线,从而把点到NURBS曲线最近距离的计算问题转化为点到圆弧样条最近距离的计算问题,由于在对曲面进行多边形化时,需要大量的点到曲线最近距离的计算,而该处可以将点到圆弧样条最近距离很少的计算量来解析求得,故该算法效率很高,该实验表明,算法简单实用,具有很大的应用价值。