一种基于图像的曲面光顺算法

针对目前曲面光顺算法存在的问题,提出了一种由平滑曲面在平行光照射下图像达到光顺的思想而形成的曲面光顺算法。该算法直接平滑曲面在平行光照射下的图像,然后通过光度立体技术反求出光顺后的曲面。由于能直接平滑曲面在平行光照射下的图像,使得光顺后的曲面在基于光照模型的曲面光顺准则下具有很好的光顺性质。应用实例显示,该算法能在保持原曲面形态的基础上达到很好的光顺效果。     

曲面光顺方法的改进

曲面光顺主要方法有拉普拉斯光顺、曲率光顺、均值滤波和中值滤波,但这些光顺法均不同程度地存在一定问题.为此,从运行的时间效率和误差率等方面对目前普遍使用的曲面光顺方法进行了分析,并提出改进的均值滤波方法.     

一种网格融合算法

快速建模是三维游戏动画领域的重要技术,从已有模型经过修改、编辑、融合构建出新的模型是一种高效的建模方法.本文提出了一种网格模型融合算法,该算法首先将需要的部分网格从源模型上交互剪切下来,并将其配准对齐;然后将两网格模型转化成点模型表示,并将点模型转化成RBF隐函数表示;再对两隐函数进行布尔运算;最后将布尔运算生的隐函数曲面在两网格接合区域进行三角形化,得到最终的网格模型.算法定义了隐函数曲面的影响区域,有效控制融合过渡.采用边界扩展的三角形化方法,保留了融合区域以外源模型的特征.实验结果表明,本文算法具有很好的网格融合结果,可用于游戏动画中快速造型.     

鲁棒的网格光顺算法

三角形网格通常是由三维扫描仪获取复杂表面采样点的几何信息和拓扑重建得到。尽管现有的三维扫描硬件具有高精度，但难免由于人为的扰动或者扫描仪本身的缺陷使得生成的三维数据带有噪声。而三角网格光顺的目标是在剔除三角网格的局部扰动和噪声、获取离散曲面更高阶光滑性的     

基于EMD的四边域曲面光顺算法

曲面光顺在计算机辅助几何设计（CAGD）中有重要应用,带噪声离散曲面可视为一种非平稳离散几何信号。经验模式分解（EMD）方法是分析非线性、非平稳信号的有效方法。提出了一种空间任意曲线EMD光顺方法和基于2维可分离的EMD曲面光顺方法。针对四边域离散曲面可视为U和V离散曲线构成的网格,且U和V曲线呈现空间任意形态。空间曲线光顺中,首先对数字曲线进行1维参数化,将曲线展开成1维信号;然后采用EMD对展开信号进行多分辨率分解,得到不同尺度下的内蕴模式函数(IMF),去除高频的IMF,重构信号;最后将重构信号逆映射回3维,得到光顺后的曲线。四边域曲面沿每条U,V线进行EMD光顺处理,得到光顺后曲面。实验结果表明,该方法可有效剔除曲面上的随机噪声,达到良好的曲面光顺效果。     

一种保持特征的三角网格光顺方法

网格光顺是逆向工程中一种常用的数据处理手段,其主要目的是为了减少网格模型中的噪声,提高网格模型的质量。但网格上的一些特征常常会在光顺时丢失。如何在光顺时保持网格模型的特征成为提高光顺质量的一个关键问题。在实现常用光顺方法的基础上,该文提出了一种能较好保持网格特征的自适应光顺方法,通过对特征进行判断,根据网格顶点的不同性质对其采用不同的操作方法以达到光顺和保持特征的目的。     

任意拓扑结构网格模型自适应调整和光顺算法

在改进拉普拉斯算子的同时，吸取平均曲率法的优点，提出一种任意网格模型自适应调整和光顺算法．该算法通过沿法矢方向和在切平面上同时对网格顶点进行调整，保证了调整后模型不仅光顺，而且网格形状均匀；该算法还可以根据不同的精度自动地对网格调整进行控制，有效地保留了原始模型中的特征信息．应用实例表明，该算法可以保证在满足精度要求的条件下，得到更合理的三角网格模型．     

一种基于带噪声的三角网格模型的光顺算法

为了去除三角网格模型中的噪声,提出了一种基于均值漂移的特征保持的网格光顺算法。该方法在对模型中的三角形的法向量进行滤波的基础上鲁棒地计算了顶点的法向量,利用均值漂移方法自适应地聚类出顶点的邻域。结合顶点间几何特征的相似性,将改进后的双边滤波算子应用于顶点的位置更新,从而完成模型的光顺。实验结果证明了网格光顺算法的有效性。利用这种网格算法,可以达到光顺带噪声的三角网格模型的目的,并在光顺的同时,有效地保持了模型中原有的特征。     

基于面法向量谱变换的网格光顺算法

微分坐标是刻画网格模型几何细节特征的有力工具,面法向量作为网格模型的一阶微分量,计算简单、不易受噪声影响,能真实反映网格模型的细节特征。基于此,提出一种改进的网格光顺去噪算法,使用信号处理技术中的谱网格处理方法,通过分解面法向量的拉普拉斯矩阵,将网格模型的面法向量变换到频谱域中,利用低频滤波器去除高频噪声得到连续的面法向量信号,基于三角面片重心约束条件重建网格顶点坐标,得到光顺的网格模型。实验结果表明,该算法使用的面法向量不易受到噪声影响,比顶点法向量更鲁棒,大幅提高了谱分解的效率,并且能克服光顺过程中产生的体积收缩、变形和过光滑等现象。     

基于局部—全局方法的三角网格优化算法

在基于网格形变的图像缩放算法中,表示图像的网格质量对于这类算法的结果有着很大的影响。为了改善图像网格质量,提出一种基于局部—全局方法的平面三角网格优化算法。在局部阶段利用自定义的最相似规则,为网格中的每一个三角形单元求取与之最相似的正三角形,得到一组目标仿射变换函数;全局阶段采用尽可能刚性方法,利用最小二乘法求取一组满足最小变形能量函数的最优解,使得最终生成的网格由尽可能相似于正三角形的三角形构成。同时,在优化过程中加入约束控制,保护网格中的重要区域不发生改变。实验结果表明,优化后的网格质量得到了明显的改善,有助于图像缩放算法后续工作的进行。     

Automatic p-version mesh generation for curved domains

To achieve the exponential rates of convergence possible with the p-version finite element method requires properly constructed meshes. In the case of piecewise smooth domains, these meshes are characterized by having large curved elements over smooth portions of the domain and geometrically graded curved elements to isolate the edge and vertex singularities that are of interest. This paper presents a procedure under development for the automatic generation of such meshes for general three-dimensional domains defined in solid modeling systems. Two key steps in the procedure are the determination of the singular model edges and vertices, and the creation of geometrically graded elements around those entities. The other key step is the use of general curved element mesh modification procedures to correct any invalid elements created by the curving of mesh entities on the model boundary, which is required to ensure a properly geometric approximation of the domain. Example meshes are included to demonstrate the features of the procedure.

Silhouette smoothing for real-time rendering of mesh surfaces

Coarse piecewise linear approximation of surfaces causes undesirable polygonal appearance of silhouettes. We present an efficient method for smoothing the silhouettes of coarse triangle meshes using efficient 3D curve reconstruction and simple local re-meshing. It does not assume the availability of a fine mesh and generates only moderate amount of additional data at run time. Furthermore, polygonal feature edges are also smoothed in a unified framework. Our method is based on a novel interpolation scheme over silhouette triangles and this ensures that smooth silhouettes are faithfully reconstructed and always change continuously with respect to continuous movement of the view point or objects. We speed up computation with GPU assistance to achieve real-time rendering of coarse meshes with the smoothed silhouettes. Experiments show that this method outperforms previous methods for silhouette smoothing.     

Hexahedral mesh smoothing via local element regularization and global mesh optimization

The quality of finite element meshes is one of the key factors that affect the accuracy and reliability of finite element analysis results. In order to improve the quality of hexahedral meshes, we present a novel hexahedral mesh smoothing algorithm which combines a local regularization for each hexahedral mesh, using dual element based geometric transformation, with a global optimization operator for all hexahedral meshes. The global optimization operator is composed of three main terms, including the volumetric Laplacian operator of hexahedral meshes and the geometric constraints of surface meshes which keep the volumetric details and the surface details, and another is the transformed node displacements condition which maintains the regularity of all elements. The global optimization operator is formulated as a quadratic optimization problem, which is easily solved by solving a sparse linear system. Several experimental results are presented to demonstrate that our method obtains higher quality results than other state-of-the-art approaches.     

一种高效的混合蝙蝠算法

针对基本蝙蝠算法存在收敛速度慢,易陷入局部最优,求解精度低等缺陷,提出一种融合局部搜索的混合蝙蝠算法用于求解无约束优化问题。该算法利用混沌序列对蝙蝠的位置和速度进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;融合Powell搜索以增强算法的局部搜索能力,加快收敛速度;使用变异策略在一定程度上避免算法陷入局部最优。选取几个标准测试函数进行仿真实验,结果表明：与基本蝙蝠算法和粒子群优化算法相比,混合蝙蝠算法具有更好的寻优性能。     

三角网格曲面共形参数化研究综述

曲面参数化是计算机图形学和计算机辅助设计中的一个重要问题,有着广泛的应用背景.曲面参数化旨在谋求从三维曲面到某参数区域变换过程中某些内蕴几何量(例如边长、角度、面积)的变形最小化.保角参数化前后保持曲面局部形状,又称作共形参数化.本文针对三角网格曲面,介绍了共形参数化领域的研究现状.根据目标参数域的不同,主要讨论了平面...     

Polygonal mesh regularization for subdivision surfaces interpolating meshes of curves

Published online: 14 February 2003     

针对层次式累进网格模型的动态评估与调整

针对层次式累进网格模型提出一种动态评估与动态调整的方法,为交互式变形构建最合理的数据信息。分别从细节层次和规范程度两个角度对网格模型进行评估,其中细节层次不仅包括由模型位置决定的全局细节层次,还包括由视锥原则、曲面法向量、屏幕空间几何误差和变形参与度确定的局部细节层次;规范程度衡量分为流形和定向性确定的拓扑结构规范,以及由几何元素确定的几何属性规范。依据评估结果,动态调整模块使用一系列调整操作,对模型的拓扑结构和几何属性进行修正。实验结果证明该方法能够保证良好的渲染效果,很好地保持合理的模型拓扑结构,而且在保证视觉效果和变形需求的情况下具有实时性与自适应性。     

一种精度可控的CAD网格模型及轻量化算法的研究

针对现有三维CAD系统中,CAD网格模型显示精度固定,难以动态调整以及细分后网格数量过多等瓶颈问题,在原始模型基础上,结合CAD模型中边、面等几何与拓扑信息,提出了一种精度可控的三维CAD网格模型.根据该模型的结构特点,采用曲面内部插值与边界曲线插值相结合的轻量化分类细分算法来实现模型精度调整,并有效控制细分后的网格数量,可满足三维CAD系统对模型精度可控、减少网格数量的需要.     

面向有限元网格生成的单元尺寸场光滑化算法

针对单元尺寸场的合适与否会直接影响到后续有限元网格质量的问题,提出一种尺寸修正算法来优化单元尺寸场。在Borouchaki等提出的H变化量（BOROUCHAKI H, HECHT F, FREY P J. Mesh gradation control. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1998,43(6):1143-1165）的基础上,引入尺寸梯度概念,进行一系列公式推导,得到二维的单元尺寸场的合理过渡要求,从而以定义在非结构背景网格的单元尺寸场为例,改进Borouchaki修正算法,提出了一种最少量地重置尺寸场中节点单元尺寸值,最大化地全局光滑单元尺寸场的新算法。最后给出若干实例的网格生成效果图,证明算法能帮助工程应用的模型生成更高质量的网格,跟其他修正算法相比,网格尺寸过渡明显更均匀。