渐进网格中真实选择细化技术的探讨

三维几何模型的选择性细化,是在几何网格LOD技术基础上,依据某种标准(如视点的位置、角度)对网格进行局域精简或细化,以尽可能少的顶点数来再现原模型的细节.其核心是顶点拓扑信息记录、检索方式.真实选择细化技术的优点在于将精简和细化操作局限在顶点及其领域上,不会产生可能失控的连锁反应.就此方法应用于采用半边缩减的渐进网格上,提出了具体的拓扑压缩数据结构方案,并对该结构的实现条件提出建议.该方案结构紧凑,适用于大型三维几何模型通过互联网进行传榆并适于在个人电脑上进行动态显示.     

零件图处理技术

零件图处理技术是工程图样处理的基础，具有共性和普遍意义。零件留处理技术可以分为相对独立、各具特点的三个部分：表达投影关系的视图．表达剖切的剖面线．以及表达零件大小和加工要求的尺寸和标注，下面分别予以介绍。一、图形外理技术图形处理技术以点、线、圆、子图形等几何元素来表达工程图样，其处理技术主要包括几何元素的定义、变换、编辑等。一般交互技术只注重几何元素的几何信息表示，其拓扑信息是隐含的、被动的，而参数化技术将拓扑信息显式地表示出来。既可以实现拓扑信息不变的参数化，也可以修改拓扑信息实现参数化，通常…     

有限元四边单元网格模型的参数化重建

不同于已有的从CAD模型出发构建体参数化模型的思路,为了进行等几何分析,从二维有限元四边单元网格模型出发,重建该网格模型对应的参数化模型.首先利用现有CAE软件生成有限元四边单元网格模型;然后进行网格预处理提取单元之间的拓扑信息,并依据规则实现网格单元规范合并、子域自适应合并、子域边界生成等操作,生成多个零亏格四边子域;最后利用边界插值算法和内点优化算法实现子域参数化.通过多个实例验证了文中算法的有效性;为有限元网格到体参数化模型的转换提供了技术支持,进而为实现海量的CAE模型参数化及其等几何分析提供了一条便捷的途径.     

基于图像化几何的三维模型彩绘

基于纹理映射的彩绘系统通常受到从三维模型空间到二维纹理空间参数化的限制.如果一个模型具有复杂的拓扑结构或高度复杂的表面细节,寻找一个好的参数化方法通常是非常困难的,即使可以实现,通常也不能自动完成,需要用户手工交互进行.针对这种问题,提出了一种用于在三维模型表面直接进行彩绘的数据表示方法和一个原型系统,通过在三维模型中的每一个三角形上生成带有颜色信息的几何点,该系统可以支持许多与二维图像编辑类似的操作.其中一个关键的内容是提出了一种包含几何、拓扑和色彩信息在内的自适应的数据表示方法.这种方法被称为图像化的几何,它允许用户将每一个三角形视为一个三角形图像,并可以在不需要任何参数化的前提下在三维模型表面进行彩绘.系统的输入为一个常见的三角形网格模型,通过系统处理后变成一个在三角形上分布着带有颜色信息的几何点的三维表面.因为创建过程是自适应的,因此只有那些需要进行绘画纹理的三角形才需要创建几何点,这样可以节省存储消耗.将这种数据表示用于三维模型彩绘可以很好地处理具有复杂拓扑结构的模型.     

回转体类机械零件特征造型系统——HZTCAD

本文通过对回转体类机械零件进行特征分类与体素定义、设计及操作生成零件的几何模型和特征模型．并提出了一个基于特征表达的回转体类机械零件几何模型及数据结构，并对回转体类零件的特征信息表达及表达的数据结构进行了尝试．     

基于八叉树结构的三维体素模型检索

随着VR/AR技术发展以及三维模型的广泛应用,实现三维检索具有越来越重要的现实意义.基于模型的检索较好地保留了模型的空间信息和几何特征,其不仅包含模型的表面信息而且还包含模型的内部属性.但是,基于模型的检索往往存在着高存储、高计算的问题.为了解决该问题,本文研究了三维模型预处理及三维模型表示的方法,提出了一种基于八叉树结构的三维体素模型检索方法,即将模型进行体素化处理后提取模型的粗粒度特征和细粒度特征,将两种特征进行融合用八叉树形式表达特征,输入到卷积神经网络中进行训练,最终通过特征的欧氏距离度量实现模型的检索.运用八叉树特征表示法,可以有效地节省体素化存储过程的空间占用量,而且也能保留原始三维网格模型的细节信息.同时考虑到计算性能,本文还在模型体素化的过程中做出一定的改进,通过仅对模型外表面进行体素化,实现了对体素化过程以及数据存储和卷积神经网络训练的优化,大大降低了时间开销.实验中将三维体素模型特征存储在八叉树结构中作为卷积神经网络的输入,结合SOFTMAX代价函数,通过大量的模型训练数据,对该卷积神经网络模型进行训练.与其他同类算法对比,证明了该算法在三维模型检索中的优越性.     

自适应三维美工树木骨架提取算法

提出了一种自适应三维美工树木骨架提取算法。该算法主要由前处理、骨架提取和后处理三个步骤组成。前处理阶段依次完成预计算操作,包括对具有几何相似性的子枝进行聚类,自适应生成每个子枝点云的聚类长度阈值,确定子枝之间的父子关系等;骨架提取阶段实现对每个子枝点云的聚类,及其对应骨架点、骨架曲线的生成等操作;后处理阶段完成孤立骨架节点去除,整棵树所有骨架曲线光滑化等处理。该树木骨架提取过程完全由计算机自动完成,不需要用户的任何干预。实验结果表明,采用该算法得到的美工树木骨架既能完整地保持树木模型的形状,又能正确地实现树木模型的拓扑结构。     

渐开线齿轮实体建模与模板研究

基于Pro/ENGINEER的参数化设计,是指先用一组参数定义零件的三维实体模型并确定参数关系,包含几何关系和拓扑关系,然后提供给设计人员进行零件三维造型使用,设计结果的修改由尺寸驱动.设计时不必考虑零件中几何元素的准确位置或数值,而是通过向图形添加适当的约束条件定义零件形状.零件的参数化模型就是带有参数名的草绘,用户通过编辑参数,零件几何模型的拓扑信息不变,而尺寸自动改变.每一个约束形成一个代数关系式,通过约束推理确定需要修改的尺寸参数,系统将自动检索此尺寸参数对应的数据结构,找出相关参数的方程组并计算出参数,驱动参数化模型形状的改变,从而形成新的零件三维实体模型.     

增量几何压缩

提出了一个几何压缩算法,用以节省三角网格模型存储和传输时间.它首先递归地以区域扩张方式将模型分解为一系列的层结构,利用层间的连贯性以及对层结构的有效编码,实现了高效的拓扑压缩.同时,还设计了一个有效的非线性预测器来实现几何位置的压缩.与以前的算法相比,它具有线性复杂度、压缩比高、执行速度快的特点.实验结果表明,存储一个三角形的拓扑信息平均只需1.42比特.     

一个雕塑实体的布尔操作算法

给出了一个雕塑实体布尔操作的现实算法,在保证效率和精确性的同时确保鲁棒性是算法的目标,实体模型通过裁剪曲面片和半边数据结构来表达几何和拓扑信息。采用了层次求交和交线跟踪的方法来保证曲面片分割和区域分类的一致性,从而克服实践中常见的退化情况。该算法也可以方便地扩展到非流形模型的布尔操作。作为一个实体造型系统的一部分,该算法已经在ＳＧＩ工作站上实现。     

基于RDBMS的空间数据管理模型及在土地产权产籍系统中的实现

利用关系型数据库来管理空间数据是当前ＧＩＳ研究的热点和前沿领域之一,该文提出了一种空间数据库引擎数据结构模型,分析了数据模型体系结构、数据组织以及空间图形要素表达,进而根据该结构模型,实现了在ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ关系型数据库中对空间图形数据进行存储、拓扑运算和拓扑分析的操作,通过在土地产权产籍系统中的实际应用表明,基于该模型开发的空间数据库引擎Ｓｐａｔｉａｌ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｇｕｉｄｅ（ＳＤＧ）     

三维服装参数化设计技术

通过拓展传统参数化,在三维服装设计中引入曲线曲面作为参数化的基本元素,提出包括模型构建、模型驱动与模型联动的三维服装参数化设计技术框架及其实现.利用特征信息分层次构建服装模型,得到具有非精确表达的服装几何模型;利用混合维度输入信息,对服装多层次几何模型进行多因素驱动;基于模型层次关联信息,对服装模型进行多层次联动和混合维度联动,并能得到系列化产品.相应的实例表明,文中方法能有效地实现人体、衣片和裁片的参数化设计,从而为三维服装大规模定制提供设计方法与技术支持.     

基于ROI信息的活动轮廓模型MR图像分割

参数活动轮廓模型和几何轮廓模型是目前常用的图像分割方法。传统的参数活动轮廓模型在曲线演化过程中仅使用了梯度信息,在处理具有强噪音或弱边界的目标时往往得不到理想的结果,且不具有拓扑可变性。为此,构造一种基于区域信息约束力的参数活动轮廓模型,在新的约束力的作用下,模型可以有效降低噪音的影响并防止曲线从弱边界泄漏,且提高曲线进入细窄区域的能力,将参数模型几何化,使该模型具有拓扑可变的能力。实验表明,该模型具有较好的分割效果。     

模型体结构可控装配方法

为在模型内部生成可控的多孔隙结构,提出一种针对三角网格模型的内部结构装配方法.首先对模型对象内部空间进行划分,确定目标装配区域;然后根据设计要求,采用隐函数表达的参数化结构作为模型单元填充装配区域,并通过优化局部区域的性能实现整体设计目标;最后从参数化表达的体结构模型中提取等势面,将其直接转化为三角网格体模型.实验结果表明:该方法能够构建密度、连通性和梯度可控的复杂结构,保证内部结构单元之间的平滑过渡,同时避免因大量布尔运算操作产生的错误.     

基于图结构描述的几何约束模型的研究与建立

本文提出了一种基于图结构描述的二维图形几何约束模型的建立及存储方法。该方法利用图论的概念和原理,提出用无向图的结构描述一个几何约束系统,用约束图表示图形的约束信息,规则图则用来表达几何推理的过程,同时利用面向对象的技术建立一种扩展的图的领接表的数据结构来存储约束模型。这种方法对约束的分类及表达清晰、直观,能够处理各种约束信息,效率及可靠性较高。     

融合Fuzzy拓扑与GALIF的三维形状检索

针对手绘草图检索三维模型时存在的表达模糊性和绘制随意性等问题,提出一种Fuzzy拓扑和局部几何特征相结合的检索方法。首先,通过提取二元图元的Fuzzy拓扑关系获得模型的整体拓扑特征描述,并优化二元图元特征向量的冗余问题;然后,在GALIF基础上,融合角点信息提出CGALIF局部描述子,进一步提高检索的识别率和鲁棒性;最后,针对模型多视角渲染的独特性,提出节点近邻遍历算法。结果表明,该方法具备较高的检索性能。     

局部误差驱动的等几何分析计算域自适应优化方法

等几何分析方法为实现CAD?CAE阶段几何数据的无缝融合提供了新途径,但其求解精度和效率依赖于计算域参数化的质量.为提高优化效率,提出局部r细化方法,即通过局部优化内部部分控制顶点的位置提高等几何分析方法的求解精度.首先利用残值法得到计算域上每个子面片所对应的局部误差指示子;然后根据平均标记策略选择需要进行优化的面片集合,从而确定需要进行优化的控制顶点集合;最后通过极小化标记曲面片上的误差指示子得到所标记的内部控制顶点的最优分布.文中将局部r细化和基于节点插入操作的h细化结合起来,提出h-r局部细化方法.通过二维Poisson方程求解的若干实例,验证了所提出的局部优化方法在等几何分析中的有效性.     

基于表面及切向属性的点模型骨架提取方法

针对目前在离散点云模型以及低分辨率模型上提取骨架算法存在的局限性,提出一种基于表面及切向属性(attributesofsurfaceandtangency,AST)的新方法.首先给出两个属性定义及其计算方式.然后基于上述属性通过表面光滑收缩和骨架吸引的双重作用达到模型的几何收缩,连接迭代收缩完成后得到的中心点,从而得到模型的骨架.实验表明:该方法得到的骨架能较好地表达原始模型的几何特征和拓扑结构,在缺少连接信息和低分辨率的情况下也能获得较好的骨架提取效果.     

基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法

三维网格模型的轮廓信息在网格检索、网格简化、网格重建中有着广泛应用。现有的轮廓提取方法较为复杂,需要分析和过滤网格模型的几何特征,计算量大且有时无法生成完整的轮廓信息。近年来,三维模型的中轴表达研究趋于成熟,在表达模型几何拓扑关系上有独特的优势。因此,提出了一种基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法：首先提取三维模型的中轴表达信息,将中轴角点投影到三维模型表面;然后根据每个区域的拓扑关系选择适合的角点连接关系,将投影点连接形成模型区域轮廓;再针对投影过程中产生的误差进行分析和纠正;最后合并区域轮廓得到三维模型的完整轮廓。通过对多个模型数据库中代表性的三维网格模型进行实验和重建误 差比较,该方法的平均重建质量较现有方法约有 10%的提升,在重建质量和轮廓信息完整度方面优于现有方法。     

采用Logistic混沌系统的三维流程工厂模型数字水印算法

针对已有水印算法在精确保持CAD模型几何和拓扑信息能力方面的不足,基于改进的Logistic混沌系统,提出一种面向流程工厂参数化实体模型的鲁棒性盲水印算法.该算法利用模型的拓扑表示选择对偶点为嵌入载体;利用改进的Logistic混沌映射对对偶点进行分组,通过修改对偶点的大小对同一分组重复嵌入相同信息;利用对偶点对中对偶...