面向三维剪纸的网格模型切割方法

提出了一种改进的三维网格模型切割算法,在切割每个图案时首先检查面片区域是否已被其他图案修改,并在修改之后对应的面片区域上进行切割且记录切割结果,最后将三维网格模型表面封闭剪纸图案内的顶点和面片剔除,得到像手工剪纸那样的镂空效果.三维剪纸可以广泛应用于动画、教育以及娱乐产业中.     

基于投影法的四面体网格切割算法

四面体网格切割算法是有限元仿真中的重要组成部分,切割的结果决定了刚度矩阵的更新速度和精度。本文在研究Cotin算法和Bielser算法的基础上,采用了预投影的方法,将部分顶点投影到切割平面上,使原先的四面体分割转化为相邻四面体分离,以达到简化分割的目的。与Cotin算法和Bielser算法相比,由该算法得到的网格切割边界更加合理,剖分比更低,提高了刚度矩阵更新的速度和精度。     

三维网格的交互式编辑

在曲面造型系统中,如何方便地修改和交互地编辑曲面模型是一个关键问题。提出了一种基于小波多分辨率分析的交互式编辑方法。首先通过小波多分辨率分析,将复杂网格简化成各种分辨率;然后再通过Dijkstra最短路径算法和宽度遍历方法选取待编辑区域;最后,基于三维图形的几何变换方法,对选取的区域进行交互式编辑,进而合并之,并恢复到原始分辨率。实验结果表明,该方法主要特点是操作直观、方便、快速。     

三维脸部网格模型的交互式调整

脸部网络模型的建立是基于模型的人脸合成技术的关键步骤。提出了一种结合自动和交互方式，利用正交图象的三维人脸模型调整算法，首先利用区域增长法和矩形模板匹配确定正面图象中人脸及各特征区域的位置，利用变形模板自动提取人脸完整特征；然后交互地修正人脸特点的准确正面位置，并从侧面图象提取特征点的深度；最后算法自动确定脸部姿态和利用反向距离内插调整模型非特征点，获得输和人脸模型。实验结果表明，该算法简便实用，费时较少，具有一定的实用价值。     

基于网格Laplace的三维几何模型分割

模型分割是模型分析的重要方法和手段.针对已有网格分割算法对姿态敏感和计算速度慢的问题,提出了一种基于网格Laplace和k-means聚类的三维几何模型分割算法.通过网格Laplace将三维模型从空域嵌入到谱空间中进行分析,得到了模型的归一化形式,克服了姿态变化对分割结果的影响,并极大地减少了计算时间,获得了视觉上有意义的分割结果.实验结果表明,本算法能快速有效地实现网格模型的正确分割,并对模型姿态的变化有较好的鲁棒性.     

保持细节几何特征的三维网格模型轻量化算法

对三维模型进行轻量化的一个重要策略是利用网格简化算法减少模型表面的三角面片数量,其中广泛使用的边折叠算法相较于其他网格简化算法效率更高、简化效果更好,然而该算法存在简化过程中可能损坏或丢失部分细节几何特征的问题。为了解决上述问题,提出通过增加曲线近似曲率和模型待折叠边的一阶邻域三角形的平均面积作为惩罚因子,以优化原始算法的边折叠代价。首先,根据几何中曲线曲率的定义,提出了曲线近似曲率的计算公式;其次,在顶点法向量的计算过程中,使用面积加权和内角加权两个阶段对初始法向量进行修正,从而考虑更加丰富的模型几何信息。通过实验验证了优化后算法的性能,与经典的二次误差测度（QEM）算法、顾及角度误差的网格简化算法相比,优化算法处理后的模型的最大误差分别至少降低了73.96%和49.77%;与QEM算法相比,优化算法处理后的模型Hausdorff距离至少降低了17.69%。可见,在模型轻量化的过程中,优化算法能够减少模型的形变,更好地维持自身的细节几何特征。     

一种基于三角网格结构的医学虚拟切割算法

针对由三角面片构成的医学表面网格数据,提出了一种简单可靠的网格切割算法。在移动切割工具的过程中采用OBB包围盒树进行碰撞检测。为了简化切割过程中OBB树的更新仅在首次发生碰撞时对由OBB计算得到的碰撞面计算碰撞点,在后续过程中通过切割工具的移动方向和网格的AIF数据结构计算碰撞面和碰撞点。网格切割算法采用顶点移动的方法,该法可以避免畸形三角面片的产生。实验结果表明,提出的算法能够很好的仿真医学导航系统中的切割过程。     

三维网格模型的球面分割几何压缩算法

首先对单位球面进行均匀分割,构造出规则球面网格,然后依次对球面网格点进行编号,用半径和球面网格点编号近似表示每个顶点的三维坐标.对这些编号排序后,用相邻编号的差值来表示球面网格点编号,实现了只用一个浮点数和一个网格点编号差值来表示一个顶点的3个坐标值.浮点数表示的半径可以量化为整数,进一步压缩存储空间.该算法的最大优点是与模型的拓扑性质无关,只需要利用模型的顶点坐标.实验结果显示,文中算法有较好的压缩效果,虽然该算法是针对三角面片网格来说明的,但是其基本思想也可以应用到其他形式的网格模型中.     

预定义形状的3维表面切割算法研究

切开外部物体的表面去显示里面的物体，在可视化研究领域具有广泛的应用前景。以前采用计算机图形学的方法是用透明显示，或者要求切割的形状是规则的。本文重点研究了任意形状的切割，首先用户在2维的空间中定义一个形状，然后将该形状投影到外面3维物体上再做切割，该算法还解决了连界上的一些锯齿形问题，实验结果表明该算法是有效的。     

闭合三角网格的优化切割与保角映射

提出一种自动地将任意闭合三角网格切开并保角映射到二维平面域的算法.通过对自动提取的模型初始切割线逐步优化得到模型切割线,优化过程由一个与保角映射扭曲度和合法性相关的成本函数控制.为了减小映射扭曲,算法中不预先固定参数域边界,而在参数化过程中自动地确定网格的自然边界.实验结果表明,该算法通过优化切割线和参数域边界有效地降低了三角形形状扭曲,并保证了参数化结果的合法性.     

基于D3D的骨骼蒙皮动画的实现方法研究

介绍了骨骼蒙皮动画(Skinned Mesh)的技术原理,并给出了基于D3D的X文件格式进行编程的框架结构,包括X文件中几类重要模板数据的加载和程序中相应数据结构的建立,以及用关键帧方法实现骨骼蒙皮动画的流程.     

基于Hash函数的分块3D网格模型脆弱水印算法

为了更好地保护3D产品的完整性,提出一种基于Hash函数的分块3D网格模型脆弱水印算法.该算法是用插入特殊字符的方法来对水印信息进行分块,然后采用安全性高的Hash函数对水印信息块进行加密.实验结果表明,该算法可以检测出对模型的任何改动,并且可以定位被篡改的区域.它是一个简单、有效、安全性高的算法.     

一种基于模型分割的三维人体骨架提取方法

针对当前三维骨架提取方法复杂度较高、提取结果不够准确,以及专门针对人体模型的方法较少等问题,提出一种基于模型分割的三维人体骨架提取方法。首先,根据模型顶点与末端特征点的最小测地距离将模型分割;然后由归一化的测地距离函数确定模型各顶点所属拓扑层次;接着在模型分割的基础上依据拓扑层次提取出原始骨架点;最后经过微调,将各骨架点按照拓扑关系连接得到较为精确的人体骨架。实验结果表明,该方法有效降低了骨架提取算法的复杂度,且对不同姿势的人体模型均可获得较为准确的提取结果。     

高速铁路桥梁三维参数化建模方法研究

针对高速铁路桥梁大规模三维建模的需求,提出一种面向组件的桥梁半自动建模方法。首先对高速铁路桥梁进行组件拆分与子类划分,形成建模的最小构件,采用参数化方法描述构件的几何、定位、材质特征,通过输入参数值获得形态迥异的构件实例;然后根据组件的相互作用规则与定位参数,将组件自动组合为桥梁;最后采用VC 2008语言开发3ds Max插件,在3ds Max平台下实现模型绘制、参数编辑和数据导出。该插件已成功应用于长昆线271座桥建模,取得了良好的应用效果。     

基于GPU的三维地震数据场体绘制方法

体绘制技术是计算可视化研究和应用热点之一。在对三维数据体进行形式化定义基础上,讨论光线投射算法中数据体划分,重采样计算以及图像合成的原理和方法。利用着色器进行重采样和图像合成运算,实现体绘制的GPU加速。将GPU加速的光线投射体绘制方法应用于地震数据解释,分别实现地震数据的灰度和伪彩色样式可视化,并通过转换函数,凸显出地震数据场的层位特征,克服了地震数据剖面、切片以及三维面绘制图像的局限性。     

C/S模式下三维参数化冲模标准件库的建立

阐述了基于特征和约束的参数化驱动技术建立图形库的方法，并对采用此方法在MDT3．0环境下开发的、基于C／S模式的三维冲模标准零件库系统的结构和开发过程作了介绍，给出了相应的实例。     

A CLOSED‐LOOP SUBSPACE IDENTIFICATION METHOD FOR CONTINUOUS‐TIME SYSTEMS BASED ON δ‐OPERATOR MODEL

This paper is concerned with a subspace identification of a continuous‐time plant operating in closed‐loop in the framework of the joint input‐output approach. The main procedure consists of two steps. Firstly, the dual‐Youla parametrization of the plant is used for obtaining an equivalent open‐loop problem to the original closed‐loop identification problem. Then, a δ‐operator based IV‐MOESP type subspace identification algorithm is developed to estimate the state space model for the joint input‐output process, whereby a higher‐order state space model of the plant is obtained by an algebraic operation. Subsequently, a model reduction procedure is employed to derive a lower‐order plant model removing irrelevant modes from the higher order model. Simulation results by using numerical and chemical plant models demonstrate the feasibility of the proposed method.