三角网格模型的最小值边界分割

针对目前网格模型块分割算法综合效果不理想、人工干预多等问题,提出一种基于凹凸信号的最小值边界检测的三角网格模型分割算法.首先通过全局控制顶点的Laplace光顺操作对网格模型进行光顺去噪;然后通过标准化和归一化的凹度信息发现符合人眼视觉的最小值规则的凹特征点;最后结合区域中心线提取算法以及扇形探射线算法构造出闭合的分割线,并用三维主动轮廓模型方法进行优化,通过分割线将模型分割为有意义的分块.实例结果表明,该算法可以快速有效地分割模型,得到有意义的分割结果.     

基于曲率约束的三维模型凹区域分割线提取算法

为解决三维模型分割线提取对离散曲率噪声敏感且时间复杂度普遍较高的问题,提出一种基于曲率约束的三维模型凹区域分割线提取算法。依据离散曲率特征划分出三维模型网格顶点的凹区域,根据曲度值获得凹区域中顶点所连接边的权重,以最小权重边作为瘦化算法的起始边,根据瘦化策略得到三维模型分割线,在凹区域范围内提取分割线,以减少曲率噪声对分割线提取的影响并提高提取效率。实验结果表明,该算法具有较小的时间复杂度,且提取的分割线均满足视觉理论最小化原则。     

三维网格的边界强度分割算法

提出一种新的基于网格边界几何信息的快速分割算法,首先按照原始网格模型面片的拓扑关系建立对偶图,并根据网格面片的几何信息设定顶点权和边权;使用k-way 多级分割方法在对偶图上进行快速分割,得到预分割区域以及各分割区域的初始边界;然后定义分割片的特征边界和边界强度函数,用以表示各预分割区域边界上的形变模型;通过最小化形变模型的能量函数,推动初始边界向特征边界运动,最终得到符合最小值法则的有意义的子网格.实验结果表明,该算法快速有效,适用于各种局部边缘特点较显著的三角网格模型.     

基于能量优化的三维网格模型分割方法

针对现有的三维网格模型分割方法存在过分割或欠分割、分割线锯齿化明显、人工干预多等问题,提出一种基于能量优化和区分度的三维网格模型分割方法.首先提出能量和区分度这2种鲁棒性更强的特征,用于改善分割边界的精度;其次根据能量、区分度及凹凸性寻找满足条件的分割点,根据点的邻接关系得到分割点集,并基于腐蚀算法细化分割点集以得到分割线;最后结合图的广度优先遍历算法及最小能量原则构造出闭合的分割线.此外,为了提高分割线位置的精度及改善锯齿化明显的问题,采用Dijkstra算法思想进行分割线的优化,得到的分割边界更符合人类视觉.对普林斯顿数据集进行实验,并采用普林斯顿基准同7种一般的分割方法进行定量比较,其中最重要的评估指标兰德指数比7种方法平均高0.21,表明该方法可以得到更高精度且更加符合人类视觉的分割结果.     

基于商空间粒度理论的三维网格分割方法

通过研究已有的网格分割和模型简化方法 ,分析三维模型的网格分割中的商空间粒度思想 ,并将商空间粒度计算引入到网格分割中 ,对网格分割过程进行描述 ,提出了基于粒度分层合成技术的网格分割方法。该算法通过分别提取模型中各三角形网格区域的几何特征构成不同的粒度区域 ,再根据粒度合成理论。将这些所形成的粒度组织起来 ,从而实现对三维网格的最终分割 ,为三角网格模型的简化提供了快速有效的方法。实验表明了该算法对于网格分割的有效性和正确性。     

综合平均曲率与网格边的特征线提取方法

随着数字几何获取技术的发展,大量的复杂形体采用网格模型表示。而网格模型的特征线或特征边缘的识别和提取是后续开展几何和特征识别的基础工作,为此提出一种综合平均曲率与网格边的三角网格模型特征线提取方法。分两次提取:首先利用三角面片法矢夹角大小对模型中的尖锐边进行初次提取特征点;然后综合平均曲率与网格边的关系对特征点进行二次提取;最后用两次提取边的顶点作为特征点,进行分类分组处理拟合成特征线。经过实例验证,该算法可以快速地提取尖锐边和过渡边等,具有很好的提取效果。     

结合边分割的改进二次误差测度算法

为了有效解决二次误差测度算法(quadric error metrics, QEM)容易产生异常三角面、失去局部特征、几何结构异常等问题, 提出一种结合边分割的改进二次误差测度算法(quadric error mactrics with edge splitting, ESQEM). 该算法添加顶点高斯曲率作为边折叠代价之一, 通过参数调节模型特征保留情况; 添加边长查询机制, 对细长三角面进行边分割操作. ESQEM算法能有效维护网格模型高曲率区域特征、保持网格几何结构、消除狭长三角面, 简化后的模型有更好的视觉效果, 高简化率下的简化精度更高.     

基于凸凹信号的网格分割

网格分割在网格参数化、纹理atlas图等几何处理问题中有着重要的应用,提出一种基于顶点或面凸凹信号的简单高效的网格分割算法,基于均匀支撑半径的顶点凸凹信号分析将顶点分为平坦点、凸点、凹点和特征点,先从平坦点进行平坦区域扩展,再从剩下的凸凹点出发进行凸凹区域扩展,最后根据顶点和边界边的光滑度进行区域竞争扩展;对于未能完全分割的简化程度高的模型,基于面的凸凹信号采用类似的过程进一步完成最后的分割,该算法可以快速地进行网格分割并能较好地保持网格特征,特别适用于CAD模型的分割。     

反向工程中三角网格的加工特征识别

为实现反向工程中的特征重构,提出一种在三角网格上由Morse-Smale复形转换为分割面属性邻接图进行加工特征提取的算法.首先通过移动最小二乘曲面法计算网格顶点曲率,构建曲率特性指标函数,消除因网格连接引起的误差,达到降噪的作用;然后在三角网格上建立和简化Morse-Smale复形,精确提取特征线,将网格分割为边界清晰连续的区域,并获得各区域的邻接关系;最后判断关键点和特征线的性质,将Morse-Smale复形直接转换为分割面属性邻接图进行加工特征识别.实验结果表明,该算法准确、高效,而且不需要人工干预,对于反向工程中大规模、带噪声的网格具有较好的识别效果.     

基于三角网格的交互式数据分割研究

为了有效地提高三角网格模型数据分割的效率和准确性,设计了一种交互式的数据分割算法--基于夹角追踪的区域边界生成方法.该方法在自动提取三角网格模型特征点的基础上,交互地选取区域边界的起点和终点,由起点和终点建立一个方向向量.沿着方向向量,以夹角追踪的方式查找其它的边界点,直到起点和终点在同一三角形中.根据三角网格所具有的特征,设计了新的区域边界光顺算法和域内顶点的查找方法.部分典型算例表明了该设计算法的正确性和有效性.     

CAD mesh model segmentation by clustering

CAD mesh models have been widely employed in current CAD/CAM systems, where it is quite useful to recognize the features of the CAD mesh models. The first step of feature recognition is to segment the CAD mesh model into meaningful parts. Although there are lots of mesh segmentation methods in literature, the majority of them are not suitable to CAD mesh models. In this paper, we design a mesh segmentation method based on clustering, dedicated to the CAD mesh model. Specifically, by the agglomerative clustering method, the given CAD mesh model is first clustered into the sparse and dense triangle regions. Furthermore, the sparse triangle region is separated into planar regions, cylindrical regions, and conical regions by the Gauss map of the triangular faces and Hough transformation; the dense triangle region is also segmented by the mean shift operation performed on the mean curvature field defined on the mesh faces. Lots of empirical results demonstrate the effectiveness and efficiency of the CAD mesh segmentation method in this paper.     

一种基于特征线的曲面网格分割方法

各类网格分割法将曲面网格进行分割后,各子网格区域之间的交界线便可以作为曲面网格的封闭特征线。相反,如果根据网格模型的几何、拓扑特征,确定了网格模型的封闭特征线后,网格曲面便被这些特征线分割开来。为此,从曲面网格封闭特征线的角度出发,提出一种基于特征线的曲面网格分割方法。实验验证了该方法的可行性和有效性。     

基于视觉曲率估算的文物线图绘制方法

针对表面富含噪声的文物三维模型特征线的有效提取问题,分析了预处理阶段导致纹理细节丢失的原因,提出了一种基于视觉曲率估算的文物线图自动绘制方法。首先,对三角网格模型顶点的高度函数空间进行均匀采样,通过统计高度函数中极值点的个数,实现对模型顶点的视觉曲率估算;然后,根据多尺度约束下模型顶点的视觉曲率分布,将模型划分为平坦区域和特征区域;接着,依据考古领域均值对特征区域的顶点进行锐化滤波,计算出新的三角网格模型的顶点坐标;最后,对三角网格模型提取特征轮廓线,实现对文物线图的自动绘制。实验结果表明,基于视觉曲率的特征轮廓线在保留文物模型表面纹理细节的同时,有效避免了简单脊线/谷线法绘制线图呈现的尖锐现象。     

三角网格模型分治加工中区域分割算法的研究

提出分治加工策略以保证复杂三角网格模型数控加工同时具有较高的加工效率和加工精度;针对分治加工的需求,提出一种将机械零件三角网格模型分割成具有加工意义区域的算法。算法采用半边数据结构,基于区域生长原理,以二面角结合刀轴矢量为区域生长的驱动信号,实现了三角网格模型内子加工区域的快速分割。为了避免过分割现象,实现了小区域或误判区域的优化合并处理算法。运行实例表明了该算法能够有效实现加工模型的区域分割。     

三角网格分割综述

三角网格分割是数字几何处理的重要问题之一,从分割驱动信号、分割类型、分割策略、算法复杂度、适用范围等方面对典型的网格分割算法如迭代聚类法、区域生长算法、分水岭算法、层次分解或合并法、谱分析法、骨架方法等进行了详细的比较和论述。并结合实际工作,对网格分割的研究趋势进行了展望。     

An efficient and robust algorithm for 3D mesh segmentation

This paper presents an efficient and robust algorithm for 3D mesh segmentation. Segmentation is one of the main areas of 3D object modeling. Most segmentation methods decompose 3D objects into parts based on curvature analysis. Most of the existing curvature estimation algorithms are computationally costly. The proposed algorithm extracts features using Gaussian curvature and concaveness estimation to partition a 3D model into meaningful parts. More importantly, this algorithm can process highly detailed objects using an eXtended Multi-Ring (XMR) neighborhood based feature extraction. After feature extraction, we also developed a fast marching watershed-based segmentation algorithm followed by an efficient region merging scheme. Experimental results show that this segmentation algorithm is efficient and robust.     

用内法向量与二次误差度量修补三角网格孔洞

为了高效地修复含孔洞的三角网格模型,提出基于内法向量与二次误差度量(QEM)的孔洞修补算法.在识别孔洞边界之后,计算边界点的凹凸性与对应夹角角度,并利用最小角-曲率原则寻找最优修补点;根据三角形生成原则以及内法向计算方法生成新的三角形完成粗修补;最后利用二次型误差滤波函数对粗修补的网格进行优化处理.在VisualStudio2013环境下,对不同种类的含孔洞模型,利用提出算法以及孔洞修补经典算法进行实验,结果表明,文中算法修补的网格质量优于对比算法.     

基于区域离散曲率的三维网格分水岭分割

针对离散曲率估计对噪声敏感且特征值计算量大的特点提出了基于区域离散曲率的三维网格分水岭分割算法。寻找三维模型显著特征点;对三维模型进行预分割,确定分割带;在分割带区域上计算离散曲度极值点,利用测地距离和曲度极值点对三维模型进行分水岭分割。算法在分割前无需进行网格去噪,实验结果证明,对主体分支明显的模型具有较高的分割边缘准确度和较快的分割速度。     

基于三角网格模型简化的研究

三角网格模型需要大量的信息来记录点、边和面之间的连接关系,对于复杂模型更需要大量的存储空间,且在网络上传输的速度比较慢。三角网格模型的简化对于其存储、处理、传输以及实时绘制有着重要的意义。本文在针对国内外关于这一领域相关技术研究的基础上,设计出了一种基于三角形删除的简化算法。该算法首先计算三角形的权重,根据设定的权重差值比例来删除相应的三角网格模型区域,然后再对删除后的区域实行三角网格的重建。最后,以两个实例进行探讨,以原始网格模型与简化后的网格模型进行对比,说明本文所设计的网格模型简化算法即有效地实现了三角网格模型的简化,又保持了三角网格模型原有的基本特征,且使简化的效率得到了提高,达到了令人满意的结果。