CAD模型表面区域分割方法

三维模型表面区域分割技术在形状分析,尤其是局部形状分析中具有重要作用,传统的表面分割方法主要针对网格模型,而机械工程中的CAD模型通常用B-rep表达.提出一种B-rep形式的CAD模型表面区域分割方法,将模型表面划分为局部凸区域、凹区域和平区域的组合,并使得分割后的区域数量最少.为提高计算效率,提出一种二步法:首先在模型面的局部凸凹性分析的基础上,快速地将模型表面分割成初始的凸区域、凹区域和平区域;然后通过区域合并的方法对分割后的区域进行组合优化,得到一个最优的分割结果.实验结果证明,该方法能有效地分割模型的表面区域.     

曲率分析方法模拟被雨水冲刷三维模型外观

三维模型外观瑕疵模拟一直是真实感绘制中的热点问题.为了增强自然环境下场景的真实感,提出一种模拟被雨流冲刷三维模型外观的方法.首先提出三维模型在自然环境中的暴露程度、三维模型表面法向与污染源方向对模型表面的污染程度的定义,并对污渍堆积进行模拟;然后针对三维模型表面高斯曲率与平均曲率确定凹凸区域;最终剔除凸区域的污渍并绘制凹区域的污渍,模拟雨流冲刷后的表面.将文中方法应用到多个三维模型进行实验并与其他方法进行比较的结果表明,该方法对于模拟被雨水冲刷三维模型的外观简单、可行,并且具有很强的真实感.     

基于曲率约束的三维模型凹区域分割线提取算法

为解决三维模型分割线提取对离散曲率噪声敏感且时间复杂度普遍较高的问题,提出一种基于曲率约束的三维模型凹区域分割线提取算法。依据离散曲率特征划分出三维模型网格顶点的凹区域,根据曲度值获得凹区域中顶点所连接边的权重,以最小权重边作为瘦化算法的起始边,根据瘦化策略得到三维模型分割线,在凹区域范围内提取分割线,以减少曲率噪声对分割线提取的影响并提高提取效率。实验结果表明,该算法具有较小的时间复杂度,且提取的分割线均满足视觉理论最小化原则。     

三维CAD曲面模型距离-曲率形状分布检索算法

产品三维CAD模型检索对实现产品设计信息的有效重用具有重要意义和作用.针对在工程应用中存在大量含有曲面的产品,提出一种基于距离-曲率形状分布的三维CAD曲面模型检索算法.首先在模型表面随机取点,计算出所取点的曲率以及该点到模型质心的距离;然后以模型质心为球心,统计处在不同半径球壳间所取随机点的曲率分布,分别以球壳半径和曲率为坐标轴构建距离-曲率平面网格,并统计每个网格中随机点出现的频次,从而形成距离-曲率矩阵;最后利用特定的规则计算矩阵的相似值,用该值衡量2个模型的相似程度,实现模型的相似性检索.实验结果表明,文中算法的检索性能比传统的形状分布算法有较大提高,尤其适用于自由曲面模型的检索.     

三维激光扫描表面数据区域分割

针对现有三维激光扫描数据区域分割算法受原始碎片表面粗糙度影响较大且只适用于形状较规则、表面较平坦及断裂面较少的物体这一问题,提出了区域膨胀策略的三维扫描表面数据区域分割算法,该算法将三维激光扫描表面数据分割成若干个具有相同法矢方向的区域。首先将三维扫描表面数据转化为三维网格模型;然后利用同一区域中相邻网格具有相似法线方向这一性质,使用区域膨胀策略生成若干获选表面区域;最后通过去除候选区域中的噪声区域得到最终表面区域分割结果。通过实物表面扫描数据对上述算法进行仿真验证,结果表明该算法可对三维表面扫描数据进行有效的区域分割。     

基于曲度特征的三维模型检索算法

针对如何提高复杂曲面的三维模型的检索精度的问题,提出了一种基于曲度特征的三维模型检索算法。首先,在模型表面选取随机采样点,计算点所在局部曲面的高斯曲率和平均曲率,通过高斯曲率和平均曲率求出随机点的曲度值,曲度值表明了曲面的凹凸属性。然后,以模型的质心为球心,以随机点与质心距离和曲度值为坐标轴建立坐标系,统计出一定距离范围内曲度值分布的概率,构建距离与曲度的分布矩阵,以此分布矩阵作为三维模型特征描述符。该特征描述符具有旋转不变性和平移不变性,能够很好地反映复杂曲面的几何特征。最后,通过比较分布矩阵给出不同模型间的相似度。实验结果表明,该方法相比形状分布算法的检索性能有较大提高,尤其适用于具有复杂曲面的三维模型检索。     

基于拓扑逼近的CAD模型局部结构检索

为了从大量CAD模型中检索出具有指定局部结构的模型,提出一种基于拓扑逼近的检索方法.根据建立的CAD模型上边界面的几何与拓扑信息表达模型,提出一种统一度量方法来计算检索对象与检索条件中不同类型边界面之间的相似度;利用基于广度优先搜索的图生成树算法得到检索对象与检索条件之间的初始边界匹配方案;提出拓扑逼近算法,并将初始边界匹配方案作为其输入条件搜索最佳边界匹配方案;在最佳边界匹配方案基础上计算检索对象与检索条件之间满足绝对误差限的相似度,实现CAD模型的局部结构检索.根据文中方法在UG平台上开发了CAD模型局部结构检索系统.实验结果表明,该方法能够有效地实现CAD模型局部结构检索,具有较好的精度和较高的效率.     

离散曲率约束的三角网格模型拓扑分割算法

针对三角形网格模型简化中保持细节特征的要求,提出了依据离散曲率划分三角网格顶点的特性,并结合区域增长法自适应地确定拓扑分支的优化算法.每个顶点根据其相邻面片顶点的曲率值划分属性区域,并在区域生长过程中重复选择K-ring碟形区域中具有相似属性值的顶点作为种子.为了有效地探索凸凹形状区域,以曲率极值点作为初始点,提出了有效的区域增长及合并的策略,突出了模型的局部特征和拓扑结构.最后通过一系列实验验证了该算法的快捷性.     

鲁棒的网格实时几何编辑算法

目的 本文提出一种网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择来对网格进行复制粘贴操作。方法 首先通过提供给用户的笔刷在网格上选择感兴趣区域,通过半边结构遍历和种子填充算法精确指定参数化区域;在遍历过程中加入一个距离场限制,然后使用平面中值坐标方法对被复制区域进行变形处理;最后将被复制区域和目标网格进行无缝融合,恢复三维形状。结果 实验表明本文提出的方法能够对高曲率和凸长网格进行有效编辑,复制得到的模型能够符合需求,并且鲁棒稳定。结论 泊松方程结合平面中值坐标的网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择对网格进行复制粘贴操作。通过与已有的网格克隆方法相比较,该方法具有很好的鲁棒性并且效果良好。     

约束网格简化

针对三维激光扫描仪获得的彩色人头数据压缩问题,应用多细节层次模型自动生成技术,提出了基于区域分割的约束网格简化算法.在对三维彩色人头数据进行区域分割的基础上,把网格点分为两类,一类为区域边界点,在顶点合并操作中,区域边界点只能与边界点合并;一类为区域内部点,它能与边界点和内部点合并.然后根据区域加权的误差评价函数,生成多细节层次模型.该算法不但保证了压缩比,而且保持人头模型各区域(眼睛、鼻子、嘴、耳朵和头发)的边界和细节.文中最后给出了人头数据的一组简化实例.     

基于聚类的三维模型检索算法

将聚类算法应用于三雏模型对称特性的提取上,实现三维模型的检索.对三维模型表面进行采样,根据采样点计算三维模型的对称平面,通过聚类算法得出三维模型实际的对称平面,以此对称特性作为三维模型的特征信息,进行三维模型的检索.     

微型汽车轮辐零件翻边成形仿真

为提高微型汽车轮辐零件的制作质量,用DYNAFORM对微型汽车轮辐零件的成形过程进行数值仿真.分别建立轮辐零件的凸模、凹模、压边圈和板料的几何模型,通过仿真计算方法评价圆孔翻边因数、材料参数和成形工艺对翻边成形的影响,从而提出改进意见.实例表明,材料屈服强度的增加对翻边开裂有很大影响;通过改进翻边工艺可使轮辐零件圆孔翻...     

基于边界特征的三维模型分割

点云分割是三维模型检索、分类及重建的基础,为解决点云分割算法存在鲁棒性差、过分割和欠分割问题,提出一种基于边界特征的点云模型分割算法。将点云模型过分割为弱凸区域,利用巴氏距离判断相邻区域的相似性进行区域合并,采用改进的形状直径函数进行最终合并。由主流评价方法及实验证明,大多数模型可以取得良好的分割效果。     

基于距离和曲率特征的三维模型检索研究

针对采用单一特征描述基于内容的三维模型检索时检索精度不高的问题,结合全局描述的距离特征和局部描述的曲率特征,提出一种新的三维模型检索算法,通过距离特征相似性和曲率特征相似性的加权和,确立模型新的相似度匹配。仿真实验结果表明,相对于单一形状特征的模型检索,该检索算法能够获得更准确的检索效果。     

MC环境下基于案例推理的零件相似度与工时估算研究

在MC环境下,为了使零件工时快速且准确的被估算出,以案例推理理论为基础,研究了零件相似度与工时之间的内在关系,提出了零件相似度的工时估算新方法。首先,通过CASE检索法和零件拓扑结构相似度在规范的案例库中检索并筛选出符合要求的相似零件样本;其次,根据零件相似性机理,确定零件相似度的内涵,构建零件相似度的计算模型,即零件拓扑结构相似度计算模型和零件特性相似度计算模型;最后,通过Matlab软件确定零件相似度与工时之间的关系函数,从而实现定制零件加工时间的快速估算,并用实例验证了该方法的有效性和可行性。     

基于分割的三维网格模型可展结构设计

随着柔性制造和精密器械的高速发展,基于三维网格模型的拉胀连杆等可展结构逼近技术已成为研究热点.可拉伸的负泊松比可展结构,可通过弯曲拉伸等几何变换改变外形,实现二维平面结构与三维空间结构之间的转换.针对目前可展结构设计不适用三维封闭模型、不能实现模型边界形状匹配等不足,提出基于分割的三维网格模型可展结构设计方法.首先,对封闭的三维网格模型做分割预处理;其次,以固定边界映射代替重新网格化,作为构造初始连杆结构的基础,并基于边界形状匹配约束构造边界;然后,构造非线性约束优化问题,得到可收缩的三维展开连杆结构,通过投影边长等约束优化二维连杆结构,得到紧凑的二维收缩连杆结构;边界匹配扭曲失真等实验结果表明,文中方法能够有效地实现与盘同胚的、封闭的三维网格模型可展结构设计,并在边界形状匹配和二维收缩连杆紧凑性等方面具有显著优势.     

基于正方形描述符和LSSVM的三维人脸区域标记

提出了一种基于正方形切平面描述符的三维人脸模型区域标记算法.新的描述符由三维人脸模型顶点的正方形切平面区域内的几何信息编码而成.通过最小二乘支持向量机算法(LSSVM)对其进行学习,对三维模型上所有顶点进行分类,实现了对三维人脸模型上眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴等区域的识别和标记.定位仿真实验中,分类准确率可达92.35%.所提描述符具有旋转、头部姿势、三维模型分辨率不变性,对模型的噪声具有鲁棒性.实验结果表明:提出的方法能有效标记三维人脸模型区域.     

叶片破损区域边界的自动提取算法研究

为了提高叶片的维修效率,提出一种叶片破损区域边界的自动提取算法．该算法主要包括两部分：区域分割和边界重构．在区域分割算法中,通过曲率估算、种子栅格选取和区域生长等步骤将破损区域的数据点从原始点云中分离出来;在边界重构算法中,通过多边形细分和离散光顺算法重构破损区域边界．应用实例表明,文中算法效率高、稳定性好,能够从散乱的点云数据中直接获取高质量的区域边界信息。     

关联工艺引导的型腔类零件局部结构检索方法

针对已有的基于内容的三维CAD模型检索技术难以保证检索结果关联工艺的可重用性,需要设计人员进一步甄别其重用价值的问题,提出一种关联工艺引导的型腔类零件局部结构检索方法,以从基于制造特征的结构化工艺数据中查找关联工艺可重用的相似三维几何.首先建立特征关联工艺参数化驱动模型,从特征加工几何、加工精度、刀具几何角度揭示特征实例关联工艺的参数化驱动特性;然后以特征实例关联工艺为参考,建立基于中轴转换的特征相似性评价模型;最后提出基于子图同构的相似局部结构提取算法,并且计算相匹配局部结构之间的相似度.在CATIA平台下开发了原型系统,并验证了文中方法的有效性.     

一种基于区域分级合并的彩色图像分割方法

在区域合并过程中,手工设置颜色相似性和边界距离的权重极大地影响了分割的精度和自动化.针对这一问题,提出了一种新的基于区域分级合并的彩色图像分割算法.该方法能够根据邻接区域的边界特点设置权重因子,从而自适应地融合区域的颜色相似性和边界距离.使用均值漂移算法对图像进行初始分割,将原图像分割为具有较好边界的同质区域;通过计算区域相似度对区域进行分级合并.多幅彩色图像的分割实验结果证明,所提算法优于传统的基于区域合并的方法.