基于区域离散曲率的三维网格分水岭分割

针对离散曲率估计对噪声敏感且特征值计算量大的特点提出了基于区域离散曲率的三维网格分水岭分割算法。寻找三维模型显著特征点;对三维模型进行预分割,确定分割带;在分割带区域上计算离散曲度极值点,利用测地距离和曲度极值点对三维模型进行分水岭分割。算法在分割前无需进行网格去噪,实验结果证明,对主体分支明显的模型具有较高的分割边缘准确度和较快的分割速度。     

基于NURBS曲面拟合的三角网格曲率计算

针对三角网格提出了一种基于NURBS曲面拟合的计算Gauss曲率和平均曲率的算法。首先选取边界检测后的二阶邻点作为局部拟合数据,采用直接投影法实现参数化,由二次NURBS曲面进行最小平方拟合反算控制点矩阵,最后由拟合曲面计算曲率。并从三角网格分辨率和噪声两方面进行了比较,实验结果表明本文算法精度高、较其他算法稳定,因而更具通用性。     

B样条函数的图像分割分水岭算法研究

针对传统分水岭算法存在的过分割和对噪声敏感问题,提出了一种能够很好地抑制噪声,剔除图像的伪边缘、准确定位图像边缘信息的方法.采用高频强调滤波对梯度图像进行增强,利用B样条函数对增强后的图像进行多次拟合,最后对拟合的曲面进行分水岭分割.实验结果表明,通过该方法处理的梯度图像再进行分水岭变换,有效避免了过分割问题,同时准确定位了图像边缘信息,提高了分割精度.     

三角形网格模型顶点曲率的求解算法*

推导了一般三角形网格模型顶点的平均曲率、高斯曲率和主曲率的计算方法,考虑到经常遇到粗糙三角形网格模型,为提高其曲率计算方法的精度,结合Loop细分曲面算法,进一步拓展了该曲率计算方法.该算法用于具有特征保持的网格模型简化取得了良好的效果.     

反向工程中三角网格的加工特征识别

为实现反向工程中的特征重构,提出一种在三角网格上由Morse-Smale复形转换为分割面属性邻接图进行加工特征提取的算法.首先通过移动最小二乘曲面法计算网格顶点曲率,构建曲率特性指标函数,消除因网格连接引起的误差,达到降噪的作用;然后在三角网格上建立和简化Morse-Smale复形,精确提取特征线,将网格分割为边界清晰连续的区域,并获得各区域的邻接关系;最后判断关键点和特征线的性质,将Morse-Smale复形直接转换为分割面属性邻接图进行加工特征识别.实验结果表明,该算法准确、高效,而且不需要人工干预,对于反向工程中大规模、带噪声的网格具有较好的识别效果.     

残缺网格模型的快速B样条曲面重建

针对残缺的三角网格模型,提出一种将网格模型的散乱数据点转化为有序阵列点再进行B样条曲面快速重建的算法.首先确定最小二乘平面上的一个矩形参数域,再构造出一个平面阵列点列,并部分映射到三维网格上;然后利用空间阵列点的邻域信息估计4个角点的空间坐标,并构造径向基函数曲面,用于补充空间阵列点列中残缺的数据;最后利用有序点列拟合的高效性构造B样条曲面.实验结果表明:该算法速度快、拟合精度高、鲁棒性强,重建的曲面具有良好的光顺性和可延伸性,适用于逆向工程中对经过数据分割后的网格模型的自由曲面重建.     

结合网格分割和边折叠的网格简化算法

传统网格简化算法简化效率较低,且在大幅度简化时难以保持网格模型的外形特征。为此,提出一种结合网格分割和边折叠的网格简化算法。采用分水岭算法对网格模型进行分割,以提高网格模型的简化效率。在Garland算法折叠代价函数的基础上,加入三角形形状和相邻曲面弯曲程度的相关因子,从而更好地保持网格模型的外形特征。实验结果表明,该算法在网格模型的简化速度和外形特征保持方面性能较好。     

基于梯度修正和区域合并的分水岭分割算法

分水岭是一种有效的图像分割方法,但存在过分割现象,为此提出了一种改进的分水岭分割方法,该方法首先利用形态学算子得到梯度图像,然后利用形态学混合开闭重构算子进行梯度修正,去除了易造成过分割的区域细节和噪声,接着采用基于标记的分水岭算法进行分割,有效地克服了过分割现象.为了得到更好的分割效果,提出了基于区域一致性和边界曲率光滑性相结合的区域合并准则,对分割后的图像进行有效的合并,该方法能够很好的解决过分割现象,并且产生更有意义的分割效果.通过多组实验,并且和传统的分水岭算法进行对比,得到了满意的效果,结果表明了该方法的有效性.     

基于体半径函数的网格分割算法

为解决现有网格分割算法对表面局部特征和噪声敏感的问题,定义一种刻画模型体属性的测度——体半径,该测度具有姿态不变性和噪声鲁棒性.在此基础上,提出一种网格层次分割算法.计算模型顶点的体半径值,采用二状态高斯混合模型对体半径分布拟合,进行连通分量标注,获取模型的各子部件,结合图切分技术得到有视觉意义的分割结果.实验结果表明...     

网格模型离散微分几何量估算及应用

为了更好地估算网格模型离散微分几何属性,构造出一个新的三阶局部拟合算子.将Razdan 和Bae的网格模型二阶局部拟合曲面进行推广至三阶拟合曲面,更加准确地估算网格顶点法向量和曲率值;接着定义网格顶点的测地主挠率,使用该三阶拟合曲面对其估算;将估算出的曲率和挠率值作为几何特征属性,构造三维网格模型灰度图,并应用在非真实感绘制中,获得较好的渲染效果.     

基于Laplace谱嵌入和Mean Shift的 三角网格一致性分割

针对现有网格分割算法对模型姿态及噪声敏感的不足,提出一种基于Laplace谱嵌入和Mean Shift聚类的网格一致性分割算法。采用Laplace-Beltrami算子,将3维空域中的网格模型转化成高维Laplace谱域中的标准型,降低了姿态变化和噪声对分割算法的影响,并增强了网格的结构可分性;在高维谱域中,采用非参数核聚类MeanShift算法,获取模型有视觉意义的语义区域。实验结果表明:该算法可以快速有效地实现具有分支结构三角网格模型的有意义分割且对模型姿态和噪声具有较好的鲁棒性。     

网格分割的3维网格模型非盲水印算法

目的 信息技术的发展使得面向3维模型版权保护的问题越来越突出,提出一种新的基于网格分割的3维网格模型非盲水印算法。方法 首先使用基于形状直径函数的网格分割算法对3维网格模型进行有意义的网格分割,然后计算每个分块的鲁棒重心并以此为中心将模型由直角坐标系转换到球面坐标系,最后通过调制每个顶点范数的分布来嵌入水印,在水印检测阶段使用非盲检测的方法提取水印。结果 针对目前基于网格分块的水印算法的网格分割不一致以及对分割边界依赖性过强等问题,引入基于形状直径函数的网格分割算法并在重对齐、重采样过程中加入待检测模型与原始模型分块匹配过程以保证网格分割的一致性,并且选取分块的顶点范数的分布作为水印嵌入基元,使得算法能够有效地减弱对分割边界的依赖性。结论 实验结果表明,该算法可以有效抵抗平移、旋转、缩放、噪声、细分、简化、剪切等常见的攻击以及多种攻击的联合攻击。     

保特征的联合滤波网格去噪算法

目的 在去噪的过程中保持网格模型的特征结构是网格去噪领域研究的热点问题。为了能够在去噪中保持模型特征,本文提出一种基于变分形状近似（VSA）分割算法的保特征网格去噪算法。方法 引入变分形状近似分割算法分析并提取噪声网格模型的几何特征,分3步进行去噪。第1步使用变分形状近似算法对网格进行分割,对模型进行分块降噪预处理。第2步通过分析变分形状近似算法提取分割边界中的特征信息,将网格划分为特征区域与非特征区域。对两个区域用不同的滤波器联合滤波面法向量。第3步根据滤波后的面法向量,使用非迭代的网格顶点更新方法更新顶点位置。结果 相较于现有全局去噪方法,本文方法可以很好地保持网格模型的特征,引入的降噪预处理对于非均匀网格的拓扑结构保持有着很好的效果。通过对含有不同程度高斯噪声的网格模型进行实验表明,本文算法无论在直观上还是定量分析的结果都相较于对比的方法有着更好的去噪效果,实验中与对比算法相比去噪效果提升15%。结论 与现有的网格去噪算法对比,实验结果表明本文算法在中等高斯噪声下更加鲁棒,对常见模型有着比较好的去噪效果,能更好地处理不均匀采样的网格模型,恢复模型原有的特征信息和拓扑结构。     

基于聚类的本征距离简化以及测地距估算

测地距是曲面上两点之间最短的距离,它在几何分析和运算中起非常重要的作用。目前精确计算测地距方法的时间复杂度非常大,为了加快测地距的估算,提出了通过分析网格模型的本征距离来快速估算任意两点间测地距的算法。首先根据网格模型的第一基本式对其进行聚类分块,然后通过调整其参数化方式将每块的共形参数模型简化为二次曲面模型,最后通过共形参数对测地距进行快速估算。实验结果表明,该方法可以极大地减少计算时间,快速地估算出网格模型上位于不同块上的任意两点间测地距。     

Approximating isosurfaces by guaranteed-quality triangular meshes

We describe a new method for approximating an implicit surface F by a piecewise-flat triangulated surface whose triangles are as close as possible to equilateral. The main advantage is improved mesh quality which is guaranteed for smooth surfaces. The GradNormal algorithm generates a triangular mesh that gives a piecewise-differentiable approximation of F, with angles between 35.2 and 101.5 degrees. As the mesh size approaches 0, the mesh converges to F through surfaces that are isotopic to F.     

Feature-Preserving Mesh Denoising via Anisotropic Surface Fitting

We propose in this paper a robust surface mesh denoising method that can effectively remove mesh noise while faithfully preserving sharp features. This method utilizes surface fitting and projection techniques. Sharp features are preserved in the surface fitting algorithm by considering an anisotropic neighborhood of each vertex detected by the normal-weighted distance. In addition, to handle the mesh with a high level of noise, we perform a pre-filtering of surface normals prior to the neighborhood searching. A number of experimental results and comparisons demonstrate the excellent performance of our method in preserving important surface geometries while filtering mesh noise.     

基于商空间粒度理论的三维网格分割方法

通过研究已有的网格分割和模型简化方法 ,分析三维模型的网格分割中的商空间粒度思想 ,并将商空间粒度计算引入到网格分割中 ,对网格分割过程进行描述 ,提出了基于粒度分层合成技术的网格分割方法。该算法通过分别提取模型中各三角形网格区域的几何特征构成不同的粒度区域 ,再根据粒度合成理论。将这些所形成的粒度组织起来 ,从而实现对三维网格的最终分割 ,为三角网格模型的简化提供了快速有效的方法。实验表明了该算法对于网格分割的有效性和正确性。     

Surface feature based mesh segmentation

Mesh segmentation has a variety of applications in product design, reverse engineering, and rapid prototyping fields. This paper presents a novel algorithm of mesh segmentation from original scanning data points, which essentially consists of three steps. Normal based initial decomposing is first performed to recognize plane features. Then we implement further segmentation based on curvature criteria and Gauss mapping, followed by the detection of quadric surface features. The segmentation refinement is finally achieved using B-spline surface fitting technology. The experimental results on many 3D models have demonstrated the effectiveness and robustness of the proposed segmentation method.