细分方法中对显著扭曲面片的校正处理

细分方法是一种从离散控制顶点集合生成曲线曲面的有效方法.经典细分方法如Doo-Sabin细分方法,Catmull细分方法,Loop细分方法等都具有便捷高效的优点而被广泛使用.这些方法对比较规则的初始网格能给出很好的细分结果,但在处理一些含有显著扭曲面片的不规则网格时得到的往往不是期望的结果.本文针对网格含有显著扭曲面片的情况,提出了一种保形性较好的面片扭曲校正方法,使得经典Doo-Sabin细分方法在处理网格中的显著扭曲面片时能够得到很好的结果.     

网格曲面中复杂孔洞的自动修补算法

为了修补三角网格模型中的复杂孔洞，提出一种基于边扩展的复杂孔洞修补算法.通过计算出孔洞边界的最小二乘平面，并将孔洞边界投影到该最小二乘平面上，得到投影多边形.当投影多边形存在相交的边时，则对每条相交的边采用边扩展算法，生成新的三角面片，从而将复杂孔洞剖分成若干个子孔洞.对新生成的子孔洞重复上述剖分方法，直至所有子孔洞变为简单孔洞后，采用平面三角化技术对简单孔洞进行修补,并采用细分技术得到形态均匀的孔洞三角网格.实验结果表明，该孔洞修补算法适用于三角网格模型中的各种复杂孔洞,能较好地保持原三角网格模型的细节特征.     

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.     

基于自适应有限元网格细分法的电阻抗断层成像技术

电阻抗断层功能成像技术(Electrical Impedance Tomography简称EIT),是当今生物医学工程学领域重大研究课题之一.它是通过对物体表面电压、电流的测量来重建物体内部阻抗分布或变化的一种新颖的医学成像技术.在电阻抗成像(EIT)技术中,有限元(FEM)网格剖分规模较大时,重建算法将出现严重的病态性.本文利用在局部阻抗异变处进行有限元细分,其余处粗分的自适应网格剖分算法,与Newton-Raphson算法相结合进行电阻抗断层图像重建,实验结果表明此方法是有效的.     

基于三维T样条的异质材料实体建模与切片

为了实现异质材料实体模型应用于增材制造技术的可能性，开发通用的、可同时用于设计、分析和制造异质材料实体模型的建模与制造工艺. 提出基于三维T样条的异质材料实体重建方法，实施自适应细分得到三维T型控制网格. 通过最小化能量泛函逐步拟合四面体网格模型及异质材料属性，使得几何结构和材料分布均得到较高的拟合精度. 为了提高重建过程的计算效率，只对局部误差较大的区域进行自适应细分，在参数域内插入控制点. 采用自适应细分的三维T样条与均匀细分的三维NURBS，分别实施渐进式重建框架. 结果表明，三维T样条能够在达到相似甚至更优的拟合精度的前提下减少冗余控制点. 针对增材制造中的切片工艺，利用适用于异质材料实体模型的直接切片方法，结合三维T样条和基于八叉树结构的自适应细分过程，得到三角网格分层切片结果. 实验结果表明，该算法对异质材料实体模型的直接切片过程是有效和可靠的.     

基于改进Catmull-Clark细分算法的曲面优化

为解决细分过程中曲面网格增长速度过快的问题,以二面角准则为自适应细分准则,提出一种基于顶点平坦度的Catmull-Clark自适应细分算法。该算法通过计算顶点1-邻域内所有面之间的法向夹角,定义顶点平坦度作为阈值来判断网格面是否需要进一步细分。以发动机零件为例,应用Catmull-Clark基本算法和自适应算法对网格曲面细分展开对比分析。实验结果显示,通过调节细分阈值的大小,自适应算法能减少细分过程中产生的网格数量,有效降低网格增长速度,减少内存占有空间和网格细分时间,细分算法效率得到明显提高。     

C-B样条细分的新算法

提出了一种基于C-B样条的C-C细分自适应算法,该算法通过比较网格顶点的距离来实现自适应过程.自适应算法通过计算新顶点与极限顶点的距离D值,比较D和规定的阈值ω大小,得出可继续细分与不可继续细分的点、边和面.避免了细分过程中细分网格的快速增加,大大减少计算量与存储空间,并得到了与原算法具有同样光顺性的极限曲面.     

矢量化网格剖分算法在服装衣片图像中的应用

矢量化网格剖分是服装衣片图像的二维-三维转换和虚拟服装设计的基础工作之一.在传统的网格生成和剖分算法基础上,提出了一种适合于服装衣片图像的多边形网格剖分算法;重点论述了网格划分、质点的生成过程和三角网格连接算法.算法仿真结果表明,该算法具有边界清晰、失真度小、自适应强和自动化程度高等特点,适合于任意形状的服装衣片.     

基于限定误差界的三角网格简化

提出了以限定误差界为准则,运用顶点去除法简化三角网格的算法.首先对所有顶点按照曲率大小进行排序,形成按照降序排列的顶点集,顶点越靠后,其周围局部曲率越小.对即将去除的顶点,计算该点周围区域在该点去除前后最小包围盒高度的变化量E,以变化量E为顶点去除的限制条件.这样既可设定简化比率,又可以控制简化误差.对顶点去除后,还需对因此形成的多边形区域进行网格重建,填补空洞.实验证明,该算法可以实现简化效率和简化误差的双重控制,简化效果好.     

三维地形显示中的三角网格局部细分算法研究

三角网格局部细分方法旨在表现具有多种地形地貌特征的复杂地形，合理解决三维地形中不同的地形对三角网格疏密不同的要求.给出了一种在Java 3D中实现三维地形三角网格局部细分的算法，在原有整体网格上进行局部细分的同时，增强地形地貌中高低起伏的变化.网格的局部细分技术还可以应用于LOD(细节层次)技术方面的研究.     

基于八叉树的六面体网格自动生成算法

有限元网格生成是工程科学与计算科学的交叉研究领域,有限元分析的发展方向之一是三维六面体网格的生成.对于这个问题,许多研究人员已经提出很多方法.然而,可靠的自动六面体网格生成软件目前尚未开发.在介绍栅格法的基础上提出自动六面体网格剖分算法.基于八叉树算法和由内向外栅格法的这种剖分算法分为4步,分别是实体模型的建立和加密点的生成,利用八叉树算法生成原始六面体网格,利用奇偶法删除不需要的单元从而生成核心六面体网格,六面体网格拟合到实体模型表面.实验表明,该算法可以应用到各种工程问题的网格生成.     

高效解决复杂拓扑问题的显式界面追踪算法

为精确追踪具有复杂拓扑变化的自由界面,提出一种算法。该算法以显式的Lagrangian网格对自由界面进行建模,利用外部的速度场来移动界面网格,并且基于局部界面重构的技术来处理界面几何,有效地消除显式界面机制中常见的自相交等几何错误。算法利用体素网格来有效地检测拓扑事件的区域,在这些区域里对界面进行细分,将具有拓扑错误的界面部分替换为预定义的模板,并使用精确的缝合算法将重构的局部界面与区域外的原始界面连接起来。试验证明该算法可以快速无误的处理显式界面的拓扑变化,适合应用于液体的仿真动画。     

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.     

三维网格模型零水印技术

为解决网格模型水印算法中水印鲁棒性与透明性之间的矛盾,提出了一种适用于任意拓扑连通结构的网格模型零水印算法。水印由网格的几何数据经过空域特征提取及变换域能量集中后生成。实验结果表明:算法构造的水印不仅能抵抗顶点重排序、平移、旋转、各向一致缩放等攻击,而且对加噪、网格简化攻击也表现出较好的鲁棒性。     

基于Loop细分算法的人体模型网格平滑

网格平滑是实现三维模型离散造型的主要方法。为了实现数字人体几何模型的光顺效果,本文提出一种基于Loop细分算法的三维人体模型的网格平滑方法。细分曲面是用低分辨率的控制网格和定义在控制网格上的一种细分规则来表示曲面的,它能有效改善三维人体几何模型的表面不光滑以及分辨率低的缺点。实验证明,该方法对基于参数化建模方法的、多曲率网格人体模型取得了很好的效果,实现简单高效,特征保持效果也很好。     

二维四边形单元的自动生成研究

提出了任意二维区域的全四边形网格生成方法,该算法允许在区域边界上具有不同的单元尺寸,生成的网格具有较少的不规则节点和良好的全局形状质量,在边界上单元具有良好的形态,充分满足了有限元分析对边界上单元形状的要求。最后用算例进行了证明。