三角网格模型的特征保持混合折叠简化

在增材制造、逆向工程等领域,广泛存在包含大量甚至海量数据的三角网格模型。为便于存储并提高处理效率,经常需要进行网格模型简化。但在网格简化过程中存在特征保持、简化率和简化效率冲突的问题,为更好地平衡简化结果和简化效率,提出了特征保持的混合折叠算法。在基于曲度精确计算新顶点、最大距离高效计算折叠代价的基础上,对边界特征区域和非边界特征区域采用边折叠方式进行保特征简化,对非特征区域则采用三角形折叠方法进行高效简化,最后通过偏差和网格正则度对简化结果作出误差评价。算法实例表明:混合折叠算法的模型细节特征保持较好,简化前后变形较小且效率适中。     

一种保持特征的网格简化算法

针对网格简化算法中出现的细节特征丢失、简化结果过于均匀以及计算复杂等问题,从原始模型的几何特征出发,对待折叠三角形与其邻域内三角形的形状与位置关系进行研究,对三角形折叠点到其三个顶点的偏离程度进行总结,提出了一种基于三角形折叠的保持模型特征的网格简化算法。该方法根据目标三角形各顶点邻域三角形的不同,为其3个顶点分配相应的权值,由各顶点权值的大小最终确定三角形折叠点坐标,然后以二次误差测度为度量标准计算出每个三角形的折叠代价,再结合三角形局部面积比、局部区域不平度以更好地控制简化结果。实验结果表明:该方法能够降低计算的复杂度、提高简化速度,使模型的特征区域和非特征区域均保持一定的简化率,并较好地保持了原始模型的细节特征。     

基于遗传算法的三角网格折叠简化

针对处理大数据量的三角网格模型会给计算机带来较大压力的问题,本文提出了一种基于遗传算法的三角形折叠简化方法。先求取三角形重心,用重心的三个坐标值与初始化的三个步长进行计算,得到新点坐标,重复多次得到顶点种群,利用遗传算法求取适应度值最小点,修正后得到最优折叠点,最后依照简化误差对三角形排序并根据输入的简化比进行折叠简化。本文方法的适应度函数采用简化误差和三角形规范化系数之商。采用本文方法对花朵和瓶子的三角网格模型进行简化,体积变化率分别为0.010 6%和0.2%,规范化系数分别提高了11.0%和4.56%,优于其他方法。实验结果表明本文方法在有效简化模型的同时,既能保形又能提升三角形的质量。     

高效率的三角网格模型保特征简化方法

部分三角网格模型因数据量庞大而导致其不便于存储、分析和显示,本文提出了一种结合网格精细化方法的三角形折叠网格简化算法以解决此问题。首先通过3~(1/2)网格细分法确定待折叠三角形三个顶点的修正坐标,并根据修正坐标初步确定折叠点位置,然后引入折叠点的拉普拉斯坐标和原三角形法向信息来更新折叠点位置,最后由三角形折叠后该区域的体积误差和被折叠三角形的平展度共同确定折叠代价,从而使网格优先从较为平坦和特征点较少的区域开始依次进行三角形折叠简化。对多个模型进行了实验测试和数据分析,结果表明该方法能够有效精简网格数据,与3个不同类型的简化方法相比,该方法的简化效率最高,而且能有效保持原网格模型的几何特征并控制简化三角形的质量。     

保特征的三角网格均匀化光顺算法

为了使网格光顺算法在消除噪声的同时,保持模型特征并优化网格,提出一种保特征的网格均匀化光顺算法.首先获取二阶邻域三角面片的信息,使用改进的双边滤波器和准拉普拉斯算子预测顶点位置,然后综合拉普拉斯光顺法与平均曲率法的优点,沿顶点切平面和法矢量方向同时对网格顶点进行调整.实验结果表明,与现有方法相比,该方法可以有效去除噪声,保持三维表面模型的特征并使网格得到优化.     

反求工程中三角网格模型简化若干方法的研究

几何造型领域中，更多的使用三角网格来描述三维形体，为了保证形体的真实感和层次感，往往需要高度复杂、高度细节化的三维网格模型。然而，计算机存储、计算和处理网格模型的代价往往与三角形的数量成正比。研究发现，不同的应用目的对网格模型细节精度的要求是不同，并不是所有的应用都需要高度细节化的网格模型。因此，如何有效的对网格模型进行简化的研究便应运而生。     

基于逆向工程中三角网格上的NURBS曲面重构技术

曲面重构算法是实物逆向工程技术中的关键,此文在曲面重构上采用了基于三角网格基础上的NURBS曲面重构方法,此方法能很好的完成对于复杂曲面重构的要求。     

三角网格模型特征线识别

给出了新的三角网格模型顶点法矢计算公式,据此对模型中的边进行了分类;在此基础上,提出了一种曲面三角网格模型特征线识别的新方法,该方法根据网格中边的分类结果形成含特征边的特征域,再由这些特征域得到初始特征线,最后对初始特征线进行优化处理,从而识别出网格模型的特征线。     

三角网格简化的一种新方法——抽取算法

介绍曲面重构中有效减少三角曲面片的方法——抽取算法,这种算法使用网格顶点的局部几何拓扑特性,改变网格顶点到特征边的距离以及特征边之间的角度,在三角网格上产生位移,减少三角网格的数目;删除网格顶点而产生的“拓扑洞”由局部三角化来修补。     

基于二面角的三角网格简化算法

逆向工程建模自动化技术的发展,提高了对网格简化质量的要求.为了在大规模简化时保持模型的重要几何特征,在Garland二次误差测度算法基础上,提出二面角的三角网格简化算法,编写了实现算法的Matlab程序.通过实例与Garland算法进行比较,结果表明基于二面角的三角网格简化算法很好地保留了模型的几何特征,提高了网格简化质量,能满足自动化建模的要求.     

散乱数据点三角网格综合优化及分析

研究了在散乱数据点的三角网格划分后，对三角网格进行三角形形状和网格空间形状综合优化的方法，并结合应用实例进行优化效果分析。分析结果表明，通过对这种综合优化方法可同时获得三角形形状和网格空间形状都很好的网格拓扑结构。     

广义相容三角网格及其优化

研究了在散乱数据点集的 3 D三角网格划分中 ,一种虽有三角片相互交叠 ,却可通过优化得到相容网格的情况 ,这种网格可称为广义相容三角网格。文中详细讨论了广义相容三角网格的特点及优化算法 ,并给出应用实例     

基于变分隐式曲面的三角网格孔洞修补

针对三角网格模型存在的孔洞问题提出一种基于变分隐式曲面的孔洞修补算法。首先，利用孔洞边界信息构造插值孔洞边界的变分隐式曲面并将其网格化，得到初始孔洞网格，再利用边界点裁剪初始孔洞网格，最后把裁剪后的孔洞网格与初始网格拓扑合并，完成孔洞修补。算法充分考虑了孔洞周围的信息，使得孔洞网格与原始网格光滑连接，取得了比较好的效果。     

基于RBF神经网络的三角网格曲面孔洞修补

针对由测量数据重建得到的三角网格曲面存在孔洞的问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的修补方法.该方法首先检测出孔洞,通过对孔洞特征多边形实施三角化获得新增三角片顶点;在孔洞边界周围采集三角片顶点,将其作为样本点集来训练RBF网络;将训练好的RBF网络用于新增三角片顶点坐标的优化,最终实现孔洞的修补.修补实例表明,该算法对流形曲面上封闭孔洞的修补精度较高,修补效果良好.     

基于三角片法矢调整的三角网格模型光顺

提出了一种新的三角网格模型光顺方法。首先,对模型中每个三角片的每个顶点,分别求出其一邻域内所有三角片与当前三角片法矢夹角的变化率。然后,根据这种变化率的不同,相应采用拉普拉斯算子或Kuwahara滤波算子对三角片法矢进行调整。最后,基于调整后的三角片法矢,调整模型中各顶点位置,实现三角网格模型的光顺处理。方法中的拉普拉斯算子,适合于对模型中的非尖锐特征区域的光顺,可以快速取得理想的整体光顺效果;而Kuwahara滤波算子则适合于对模型中的特征区域的法矢调整,能够在去除噪声的同时保留原有特征。另外,本文还提出了一种新的误差估计方法,通过计算模型光顺前后的近似间隙体积,可以得到较精确的模型光顺误差。实例表明,与传统方法相比,本文方法在获得理想光顺效果的同时,能充分保留甚至调整加强模型原有特征且光顺前后模型的变形很小。     

任意拓扑三角网格模型的Loop细分曲面重建系统

提出一种从任意拓扑密集的三角网格模型拟合Loop细分曲面系统，包含对原网格模型进行特征识别，把保持了原有特征的简化网格和拓扑优化所获得的网格作为拟合初始控制网格。系统通过对控制网格顶点的循环修正和局部自适应细分来求解最终拟合细分曲面控制网格，避免了求解线性方程组，提高了拟合曲面的质量，实现了在给定精度下用较少的控制网格反映物体细节特征的分片光滑（片内除奇异点C^1外其余C^2连续）的Loop细分曲面重建。实例表明，Loop细分曲面重建系统对于任意拓扑海量三角网格测量数据的细分曲面重建是高效可行的。     

基于特征提取的三角网格模型区域分割算法研究

提出了一种基于特征提取的区域分割的模型简化算法,采用相邻三角形的法矢夹角与预先设定的角度阈值相比较,进行特征的提取,用区域生长法进行非特征区域的划分,获得了特征区域数据。通过与单个角度阈值特征提取的区域分割算法进行比较,对分割后的区域进行最小二乘曲面拟合。结果表明,该区域分割法得到的曲面拟合后误差更小。     

基于变分隐式曲面的三角网格孔洞修补

针对三角网格模型存在的孔洞问题提出一种基于变分隐式曲面的孔洞修补算法。首先,利用孔洞边界信息构造插值孔洞边界的变分隐式曲面并将其网格化,得到初始孔洞网格,再利用边界点裁剪初始孔洞网格,最后把裁剪后的孔洞网格与初始网格拓扑合并,完成孔洞修补。算法充分考虑了孔洞周围的信息,使得孔洞网格与原始网格光滑连接,取得了比较好的效果。     

保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补方法研究

针对由点云数据重建得到的多边形网格模型存在孔洞的问题,提出了一种保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补算法.首先,利用基于径向基函数的插补方法获得能够近似地逼近孔洞区域的光滑隐式曲面.然后,利用正则化匹配算法对该隐式曲面进行三角化,完成孔洞填充曲面片与原始模型的孔洞边界的缝合.最后,针对孔洞边界存在尖锐特征进行特征增强处理.实验结果证明,该算法对多边形网格模型的孔洞修补取得良好效果,并能够有效地恢复孔洞区域包含的尖锐特征.     

三角网格曲面上的特征阵列

针对三角网格曲面上复杂特征阵列式设计重用困难问题,提出一种两步法特征阵列重用策略。基于曲面空间向量平移理论,确定特征阵列位置,以角度和测地距离两个参数构建各阵列实例之间的关联;提出一种基于对偶图的曲面局部参数化方法,使参数化结果不受顶点法矢评估方法的影响,对噪声和锐边特征不敏感。在此基础上,采用微分坐标网格变形技术实现阵列实例的形状控制,使其适配曲面局部形状变化。给出了环形旋转阵列、沿曲线阵列以及方向阵列的具体算法实现。试验结果表明,所介绍方法鲁棒、有效,可用于复杂特征的阵列式实时交互设计。