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“薄膜变形”的牙齿曲面重建算法研究与实现

牙齿曲面重建是口腔修复CAD/CAM系统的核心内容之一。本文提出了一种基于"薄膜变形包围"牙齿曲面重建算法,首先对简化后的牙齿三角网格模型进行Loop细分以提高模型的变形逼近的能力;然后对细分后的网格施加"吸引力"使细分网格逼近原始密集的网格模型;接着施加"松弛力"消除网格变形后的褶皱;最后通过不断的异步迭代循环调整网格顶点的位置,直到满足预设的误差精度后停止。通过对两类典型牙齿模型的网格重建的算例,验证了本文算法的可行性。     

面向医学假体CAD的Loop细分曲面拟合系统

为实现基于Loop细分曲面表示的医学假体CAD造型,提出了一个完整的Loop细分曲面拟合系统。输入为CT图像经三维重建并经滤噪与平滑处理所得的密集三角网格,再用QEM简化算法与提出的网格优化算法进行简化优化得到基网格,将提出的优化算法与QEM算法无缝集成,最后用顶点迭代调整细分拟合算法输出细分控制网格。该控制网格可作为后续设计与加工模块的输入,对其作若干次Loop细分后即得到逼近于原始网格的光滑细分曲面。     

自适应细分曲面算法及在快速成型

为提高快速成型制造中STL模型切片轮廓的光滑性,提出了一种基于Loop模式的自适应曲面细分算法,首先分割出网格模型中的曲面和平面,对和尖锐边相邻的曲面三角面设计了特殊的细分规则.通过三角面顶点的平坦度和容差平坦度决定三角面是否做进一步细分,以达到自适应细分的目的.该算法在保留零件模型上尖锐特征的同时,提高了模型上曲面部分的光顺性,从而可以利用模型的全局信息获得光滑的2维切片数据.     

基于三维测量扫描线点云的表面重建

由结构光测量系统获得扫描线点云，通过剔除测量方向部分冗余数据点和插补扫描方向的稀疏数据，对物体表面原始三维数据密度进行适当调整。采用基于局部切平面簇的方法对调整后的数据点云进行表面重建，建立优化函数简化网格，并采用Loop细分法平滑网格，获得描述物体表面特征的重建表面。该方法解决了由扫描线点云重建物体表面的问题。     

散乱数据点的齿面重建及局部特征优化

为了建立齿轮修形技术中拓扑修形且包含特征的精确数字化齿面,提出一种对大量散乱数据点根据给定的精度重建出包含详细特征且满足精度的细分齿面算法。该算法以齿面上的大量散乱点数据为输入量,通过对其进行预处理,采用螺旋增长算法构造出具有一定逼近程度的初始网格,对初始网格进行带有特征的Loop细分,根据给定精度估计出满足精度需要的最少细分次数,每次细分后反复交叉调整细分点,使重建齿面不断逼近实际齿面。通过重建后的齿面与实际齿面误差分析的实例,证明了算法的可行性与准确性。     

复杂曲面重建技术应用

逆向工程是制造业产品创新设计的关键技术。通过点云数据建立曲面细分模型是曲面重建的最新思路，但是距离形成高性能应用体系还需解决很多问题。将逆向软件和专业CAD软件结合起来是针对复杂曲面模型重建的有效方法，以神舟五号载人航天飞船缓冲减震垫设计为实例，探求了复杂曲面重建规律。     

基于细分的逆向工程及其关键技术分析

分析了逆向工程的体系结构、数据获取、数据处理和模型重建等方面关键技术问题及解决方法，着重讨论了在逆向工程中用细分曲面建模的思路，并结合工程实例加以说明。     

基于细分曲面的三维人脸建模研究

针对传统基于参数曲面的三维人脸建模方法获得的人脸表面过于光滑,丢失了人脸表面的细节特征这一问题,提出了一种基于细分曲面的三维人脸建模方法。首先,基于Delaunay三角剖分技术对采集到的人脸三维点云进行网格剖分,得到初始人脸表面;然后,采用Loop细分算法对初始人脸三角网格进行细分,得到一张光滑细腻的细分曲面;最后,基于该细分曲面重建出逼真的三维人脸模型。实验结果表明,与传统方法相比,该方法获得的三维人脸模型不仅光滑细腻,而且还保留了人脸表面的大量细节特征。     

基于细分曲面的反求工程CAD系统设计

通过对细分曲面的两种基本细分模式的研究,设计了一个基于细分的反求工程CAD系统。这个系统可以将物体的三维离散数据进行简化,然后根据不同的细分方法,反求出物体的CAD模型,而且这个系统可以对模型进行旋转、平移、缩放、局部放大、整屏显示全图等操作。     

A compact data structure for implementing loop subdivision

We present a novel data structure to evaluate and render Loop subdivision surfaces. The algorithm exploits the fact that the Loop subdivision scheme is supported compactly and uses a straightforward technique to evaluate the vertices of new level efficiently. The developed data structure reserves the key topological information for the subdivision connotatively; it requires only a small amount of computer memory and enables local parameterization of the subdivision surface also.     

非流形曲面Loop细分研究

工业产品几何造型技术的发展要求，以及代数拓扑学复形等概念引入到几何造型中，因此产生了非流形几何造型理论。参数曲面造型所表示的物体复杂性受到限制，细分造型计算简单，可以表达任意拓扑关系，目前在图形学中已得到广泛研究并在三维建模、计算机动画中得到广泛应用。本文介绍了扩展实现Loop细分算法，使之能应用于非流形曲面，并相应提出了一种简易的基于三角形控制网格的数据结构。     

Loop细分曲面的自适应等距面生成算法与实现

提出一种精确快速生成有边界等距 L oop细分曲面的新算法 ,其核心思想是 :从控制网格顶点在 L oop细分曲面上的位置 ,按照给定的等距值 ,沿其法矢正 (反 )向等距 ,通过解线性方程组求出等距后的控制网格 ,然后检测等距误差 ,对部分超过给定等距精度的控制网格进行局部自适应细分 ,重新生成等距面并检测误差 ,直至整个细分等距曲面满足精度要求 ,所生成的等距细分曲面除局部 C1 外其余 C2 连续。实例表明 :本算法高效稳定 ,生成的等距细分曲面已完全满足实际工程需要。     

拟均匀细分曲面方法进行曲面重构

将最小内角之和最大的原则作为非均匀Catmull Clark细分到均匀Catmull Clark细分的过渡判定原则 ,在充分利用上述 2种细分方法思想的基础上 ,提出了一种拟均匀细分方法 ,这种细分的方法比传统的单一细分方法有更好的灵活性 ,可以达到较好的曲面重构效果。     

基于边界采样的插值Catmull-Clark细分曲面造型

提出了基于边界采样的插值Catmull-Clark细分曲面造型方法。首先简单介绍了Catmull-Clark细分规则：为了满足插值边界要求，提出了一种边界采样技术；最后介绍了插值Catmull-Clark细分方法，并通过实例验证了该方法的有效性和可行性。该方法对丰富细分曲面造型技术，推广其曲面造型中的应用起到一定作用。     

基于递归分割理论的自由曲面建模技术

为应用递归分割理论增强复杂自由曲面建模能力，通过在递归分割Loop方法中引入节点加权因子，实现了对递归逼近分割曲面形状的有效控制，并可以生成不同的尖锐特征。根据曲面模型各点处的平均曲率，对节点位置进行逐步调整，实现了递归分割曲面模型的光顺处理。论述了通过计算递归分割曲面模型的法向偏置面生成薄壁件表面模型的方法，并给出了所建立的自由曲面模型直接应用于快速原型制造的实例，说明应用该项新技术可以直接建立任意拓扑结构复杂自由曲面模型，为复杂自由曲面的建模提供了新的有效途经。