基于GPU的曲面自适应细分

为了充分利用图形处理器(GPU)的强大计算力和并行处理能力,并有效克服CPU/GPU间数据传输的瓶颈,提出了一种新的基于GPU的曲面自适应细分算法.通过采用细分模板(SP),在GPU的顶点处理器上将从CPU上传送来的控制网格进行求值细分.给出了自适应细分层次的判定,以及通过带裙边的SP来解决可能出现的裂缝问题.将该方法用于Catmull-Clark细分曲面和Loop细分曲面的求值显示,并推广应用到其他类型细分,和GPU上的其他着色器组合使用,对硬件要求很低,只需要能够支持顶点着色器的显卡.与CPU求值渲染、基于片段处理器求值渲染方法运行效率的对比分析,证明了该方法的高效性.     

基于CUDA的细分曲面阴影体算法

为了在虚拟现实、电脑游戏等图形应用中更快速生成和实时绘制细分曲面的阴影,提出采用CUDA架构的GPU阴影体生成算法.该算法采用基于CUDA的曲面细分算法,通过CUDA共享内存结构使表面细分过程更加高效.采用基于CUDA的阴影体算法产生阴影轮廓线以及拉伸出阴影体.通过基于CUDA的流式缩减算法对阴影体数组进行压缩.通过优化CUDA和OpenGL的互操作,将绘制过程从以往算法的3步减少为2步.该算法在具有CUDA硬件的标准PC上进行测试.实验结果表明,与之前的GPU的算法相比,该算法可以生成更复杂细分曲面的阴影体,阴影体数组占用显存空间降低到2％以下,并可获得高达4倍的绘制速度提升.     

一种基于网格简化的细分曲面生成算法

该文基于细分曲面的极限点计算方法,提出了一种采用二次误差边折叠技术生成细分曲面控制网格的改进算法,用细分极限点代替两次细分点,并增加一个存储细分极限点的顶点信息结构.实验结果表明,该算法在没有增加计算量的基础上,可以有效地提高细分曲面的质量,并适合处理复杂的几何模型.     

改进的自适应特征细分方法及其对Catmull-Clark曲面的实时绘制

传统的自适应特征细分(FAS)算法对曲面上的全部特征点进行统一深度的细分,影响算法的执行效率,针对这一问题,提出了一种自适应特征细分方法。首先,设计了一种模块,即特征块处理单元(FPU),用于计算不规则区域的细分因子,根据Catmull-Clark细分模式来处理特征区域的不规则块,同时减少了GPU渲染块的数目;然后,对FAS的数据结构进行扩充,将关键点数据存放在细分表和渲染表中,GPU对表中数据进行全局细分与绘制,提高了细分和绘制的速度。实验结果表明,改进后的细分表和渲染表结构能够保证细分的动态特性和渲染的实时性。与传统FAS方法相比,本文算法能够保证三维曲面的绘制精度的同时,提高了28%的绘制速度,在实时性方面优于传统FAS方法。     

基于LOOP细分曲面算法的三维裙装模型

以虚拟现实技术作为展示平台,结合程序设计语言VC++,根据服装与人体关系及织物物理性能得到特征点,建立了三维裙装的基础模型.通过LOOP算法经过三次曲面细分,获得了具有真实感的裙装模型.最后通过虚拟现实技术,实现了实时交互展示.     

基于CAD产品版权保护的细分曲面水印算法

研究了三维几何CAD产品的特点,以增强鲁棒性为目的,对基于网格的细分曲面水印算法提出了改进.细分模式作为从给定规则产生离散曲面的方法统一了传统的参数曲面与多边形2种实体表面的表示.解决了计算机图形学等领域对任意拓扑结构的光滑曲面造型的需求,弥补了NURBS曲面在表示复杂拓扑物体方面存在的困难,可以处理任意拓扑的控制网格,保证曲面整体的光滑性,将细分曲面用于三维几何CAD产品版权保护.     

运用OAVL数据结构实现LOOP细分

介绍了在使用参数化方法建立曲面的初始网格之后,再对初始网格进行LOOP细分的过程,以虚拟织物在悬垂仪上的悬垂效果.在LOOP细分的实现过程中,运用简便易于实现的OAVL数据结构,可以很方便地取得网格中邻近点、边、面的相关信息.最后给出了2个悬垂形态模拟的例子.     

基于优化顶点弹簧模型的半沉浸环境标定算法

为了实现投影设备在半沉浸式投影环境的自适应投影显示,提出基于优化顶点弹簧模型的自适应快速标定算法.该算法基于优化的顶点弹簧模型对二次曲面投影可视化环境进行三维网格获取,使用基于OpenGL的Tessellation曲面细分算法对网格进行网格细分计算,对预投影图像进行基于图形处理器(GPU)加速的校正计算和高质量纹理渲染,实现半沉浸式球幕投影可视化环境的快速自适应标定计算.算法验证和实验结果表明,与现有的非均匀二次曲面校正方法相比,提出的算法全面考虑了非均匀球面的局部形状信息,使用优化的顶点弹簧模型算法自适应生成高精度网格,应用GPU加速方法实现了算法加速,在图像渲染精度和速度两方面得到了显著提升.     

散乱数据曲面重建的自然样条细分法

在仔细分析了散乱数据带连续边界条件的多项式样条插值与散乱数据自然样条插值方法后,结合两种方法的优点,得到了一种进行大规模散乱数据曲面重建的自然样条细分方法。该方法的实现较为简单,可以根据需要灵活地构造出满足不同光滑条件的散乱数据重建曲面。仿真实验结果说明了该方法是有效的。     

基于采样点曲面重构的拓扑算法的研究

针对带噪声点的点云数据提出了一种曲面重构的新算法，称为TSR Topological Surface Reconstructor（拓扑曲面重构算法）．这种算法避免了在很多重构算法中一般使用的如单元格标记以及距离函数近似的大量计算．定义在Delaunay四面体拓扑元素中的一个离散的Morse函数可以计算一个算法所使用的离散的梯度域。决定哪些面属于多面近似．离散Morse理论为该种方法提供了基础，它为算法提供了一个拓扑框架来导出一个曲面的分段线性近似．最后提供了一些重构的结果，并把TSR的性能与其它某些点集重构算法进行了比较．     

逆向工程中自由曲面快速优化方法研究

曲面重构技术被广泛应用于新产品外形升级设计过程中。针对曲面重构过程中存在曲面优化工作繁琐且曲面精度难以达标等问题,提出一种以偏差检测为指导的快速曲面优化方法。以某型飞机部件的逆向设计为研究对象,首先研究了自由曲面的构成及自由曲面偏差检测技术。其次,基于CATIA/CAA开发平台,对CATIA软件中控制点命令进行二次开发。最后,用软件证明基于偏差检测结果的定向定量快速曲面优化方法可以缩短曲面优化时间、提高曲面重构精度。新方法弥补了原CATIA软件只能定向调整,而不能定量调整曲面的缺陷,实现了自由曲面的快速高精度优化调整。     

基于单元变形能的复杂曲面优化展开算法研究

针对复杂空间曲面提出了一种基于单元变形能的优化展开算法。算法以拓扑等价映射得到的结果为初始值，以曲面网格单元由平面状态到空间状态的总变形能最小为目标，对展开网格的尺寸与形状进行优化，得到使变形能达到最小值的优化展开平面。计算结果表明，优化过程使变形能收敛于稳定的最小值，变形分布趋于均匀。     

基于三角Bézier曲面的曲面重构

针对尖锐变化的曲面,提出了一种基于三角Bézier曲面的曲面重构方法.该方法使生成的曲面具有较好的光顺性.     

面向自由曲面重构的递归插值分割算法

自由曲面重构的基本原理是根据曲面上的测量点利用参数曲面方法反算控制点,再用参数曲面方法构造曲面模型,目前,利用非均匀有理B样条曲面（简称为NURBS曲面）的反算来构造插值曲面的方法得到了普遍应用,但是,这种方法也存在着处理参数节点区间的分割,及求解大型线性方程组等问题,近年来国外出现了基于递归分割理论的曲面造型新方法,针对这一问题,在分析参数化方法对曲面重构中的不足,介绍了基于递归分割算法的基本原理的基础上,提出了从离散测量点构成的任意拓扑结构初始网格构造自由曲面模型的递归插值算法,该算法简单,实用性强,是一种自由曲面模型重构的有效新方法。     

基于计算机视觉的自由曲面逆向工程关键技术

逆向工程是自由曲面建模的重要方法,基于计算机视觉的逆向工程成为工业界和学术界研究的热点问题之一,首先给出逆向工程的概念,然后综述了基于计算机视觉的逆向工程关键技术,包括曲面数字化、测量规划和曲面重构,最后指出该领域尚待进一步研究的问题。     

基于散乱点云数据的曲面重构方法

散乱点云的三维重构有广阔的应用前景,通用高效的重构算法是研究重点之一,目前大多采用三角面片重构,与通用CAD/CAM系统中的四边域重构不兼容。本文提出一种在三角域上对散乱点云数据进行NURBS曲面重构的方法,结合了三角面片重构的灵活性与NURBS曲面重构的通用性。首先对测量点     

基于三角Bézier曲面局部逼近的3D点插补算法

针对逆向工程中三角曲面片逼近过程遇到的曲面片内部点不足问题 ,提出了一种基于局部三角 Bézier曲面片逼近的点插补算法。其思想是先在缺点的三角网格局部构造一个具有足够内部点的扩大三角形 ,然后以扩大三角形为基础构造一张三角 Bézier曲面片 ,最后通过曲面片上取点的策略补出三角网格中所缺的点。实验表明 ,用该算法插补所得的点 ,不仅精度比较高 ,而且分布也比较均匀 ,非常适合后续曲面片构造的需要     

基于泊松算法的徽派建筑构件点云的曲面重构

曲面重构软件存在操作复杂、交互定义太多、对输入数据要求过于严苛等问题,至今未得到广泛推广。本文选取了徽派建筑所特有的穿斗抬梁式木构架作为研究对象,提出了一套完整的从获取点云数据,到点云预处理,最后曲面重构的实现方案。首先,对所获取的点云数据进行预处理操作,包括分割和滤波;其次,直接从点云数据集中近似推断表面法线;最后,采用泊松算法进行曲面重构研究。通过对比三维软件曲面重构最后模型,结果表明文中方案更具顺滑性、时间效率更高、良好的可移植性。     

基于精确曲面裁剪模型的刀位算法研究

在精确曲面模型对零件表面的表示是准确的这一理论基础上完成了刀位的准确计算，改变了过去刀位数据的生成是在近似模型的基础上完成的状态。研究并重新构造了精确曲面裁剪模型的数据结构、裁剪原理。提出了基于参数域的刀位规划和基于实空间的刀位规划概念，并构造了一个基于精确曲面裁剪模型的刀位生成方法库。