基于单幅图像的海南生态资源三维图像重构与建模方法

论文研究网络三维交互技术(Web3D)环境下基于二维图像的三维图像重构、几何建模技术及可视化方式。通过对海南生态资源物种的特点及形态特征分析,研究其3D几何模型数据的三维建模与三维图像重构方法,提出适合海南生态资源媒体的3D模型数据的建模方法和可视化方式,给出了海南生态资源Web3D模型数据库的技术框架。研究成果为设计开发海南Web3D数字生态博物馆系统提供技术支持和数据服务,为生态物种的数字化图像信息采集起到借鉴和参考作用。     

基于VTK的医学三维可视化分析系统

计算机断层扫描、核磁共振等生成的二维DICOM数据已被广泛应用在现代临床医疗诊断中,但其直观性差,使诊断的效率低下,并且对医生的经验要求高.对此,针对医学体数据场,以可视化类库VTK为基础,在Windows平台上以Visual C 为开发工具,研究实现了一个医学三维可视化分析系统.主要讨论了采用外接球面法改善光线投射算法绘制速度的改进的体数据绘制方法,以及任意方向虚拟切片的提取和虚拟切片内插值问题.系统可以对重建出的三维可视化几何模型进行多种操作和任意方向的切片提取,对诊断具有参考价值,提高了诊疗方法的直观性、准确性和科学性.     

面向MPEG-4的三维几何压缩

随着数字通信技术的发展 ,三维多边形网格模型已广泛应用于虚拟环境、电子购物、协作CAD、多用户视频游戏、科学可视化等图形系统。这些系统要求对场景中复杂三维模型进行高效压缩从而减少模型的存储空间和网络传输时间。文中回顾了三维几何压缩的研究进展 ,介绍了三维多边形网格模型在MPEG - 4中的编码以及已成为MPEG - 4部分标准的拓扑手术和累进森林剖分压缩方法 ,并分析了目前方法存在的不足以及研究前景。     

面向配筋CAD的水工结构分析可视化系统研究

针对传统水利工程设计中水工建模、结构分析、配筋设计以及输出施工详图等系统相互分离，导致设计效率低下等问题。开发一种面向三维配筋CAD系统的水工结构分析可视化系统．该系统将结构整体分析结果通过插值算法得到查询剖面的分析结果，并可视化显示，以此来直观指导模型的修改和后续的配筋设计．系统在应用中提高了设计效率，取得了良好的效果．     

基于OpenGL的战损模拟的装备可视化建模技术

该文论述了战损模拟中的装备建模技术基本原理，阐明了装备→基本单元模型→基本元素模型→几何元素模型这样一种采用树状结构搭建的装备模型。以装备几何数据三维可视化为核心，对装备建模系统进行了总体规划，并基于OpenGL开发了相应的几何数据三维可视化系统，利用该系统，可有效地提高装备建模的质量与效率。     

基于增强现实的产品质量信息传递方法

针对当前工作人员通过二维图纸或者三维CAD模型来检测零件时存在的效率低下等问题,提出一种基于增强现实的产品质量信息传递方法.首先以制造特征为基本载体提取三维CAD模型的产品质量信息;然后离线生成待测模型的多视角模板图像集,并建立模板图像与制造特征之间的关联关系;最后根据摄像机获取的制造现场实时图像建立实时图像与模板图像之间的匹配关系,并根据匹配模板图像的关联信息初始化相机姿态,利用此姿态实现产品质量信息在真实制造现场场景中的叠加.实验结果表明,该方法可以有效地实现产品质量信息在制造现场的传递,提高产品的质量检测效率和减轻工作人员的负担.     

基于通用模型文件的城市三维景观面向对象可视化方法

三维模型文件的.Obj格式是一种通用的开放式模型格式。该文在分析OBJ模型文件结构的基础上,针对城市空间信息应用的特点,设计了一种通用的三维模型对象的类结构,利用该类建立的三维模型对象,可以直接获取OBJ文件中的几何、材质等三维实体信息。对象中的可视化成员方法利用模型数据和OpenGL图形处理技术实现对三维模型的真实感显示。三维通用模型和面向对象思想的引入,比较好地解决了城市三维景观中复杂模型的建模和可视化问题,有利于对复杂场景中大量三维模型的有效管理和组织。     

基于VTK的三维纹理映射方法的实现及其应用

VTK是最著名的可视化软件开发包之一,三维纹理映射也是可视化领域的关键技术,但目前VTK不支持三维纹理。通过分析VTK的工作机制,对VTK进行扩充使之支持三维纹理映射;然后应用三维纹理映射方法实现了在三维几何模型叠加三维数据场,并将该方法应用于自主研发的可视化系统SVIP（Scientific Visualization Integrated Platform）,并取得了良好的效果。     

基于二维轮廓序列的膝关节三维重建

提出了一个基于二维轮廓序列的四面体网格生成方法,用于医学图像三维几何模型重构.该方法首先对各选定的断层图像提取目标轮廓并做分支匹配等处理,然后生成各轮廓内部平面域的三角网格,最后在相邻断层之间根据三角网格连接四面体单元.该方法被应用于人体膝关节虚拟手术系统的三维几何建模,得到的膝部股骨模型包含494个节点和2 046个四面体单元,膝部脂肪模型包含2 854个节点和14011个四面体单元,这些模型被成功地应用于膝关节手术仿真,从而证明了该三维模型重建方法的可行性和有效性.     

基于粒子群的三维可视化视点优化方法

通常三维可视化的最佳视点选择是通过人工试探,这样会导致反复迭代尝试的次数增加且效率低下,针对上述问题提出了一种基于粒子群的视点优化方法。该方法把视点利用多分辨率层级来表示,引入图像信息熵评价不同视点下绘制的三维图像的质量,熵值作为视点优化的依据和粒子群的适应度函数值。在三维可视化中利用粒子群算法进行视点的智能、自动的优化,从而实现最佳视点的选择。实验结果表明,该方法具有较快的收敛速度,有效地减少了评估次数,可提高三维可视化的绘制图像的质量和绘制效率。     

基于ACIS平台的大型三维CAD系统的设计与开发

该文介绍了一个基于ACIS平台的大型三维CAD系统的设计、开发与应用。分别介绍了该系统的交互系统、造型系统和渲染系统的设计与实现。设计了一个栈式命令处理系统，便于实现异常复杂的用户交互命令。简要介绍了特征造型功能在ACIS平台上的实现。在ACIS框架上自选算法，重新设计了渲染引擎，扩展了渲染数据结构和功能，克服了ACIS提供的渲染引擎的局限性，得到了独特的渲染效果。最后介绍了本系统的应用情况。     

面向具有重复结构的大规模CAD模型的快速渲染

目的 基于普通个人计算机快速渲染大规模计算机辅助设计（CAD）模型仍然是个挑战。针对由少量基本对象按一定规律排布而成的大规模CAD模型——重复结构CAD模型,提出一种快速渲染方法,能够在个人计算机上的快速渲染大规模重复结构CAD模型。方法 该方法首先利用重复结构CAD模型的层次结构特征,结合现代GPU的Render-To-Texture的功能进行快速视锥裁剪,节约视锥裁剪时间;然后利用重复结构CAD模型中对象按规律布置的特点,仅对少量基本对象进行面片化,其他对象的面片模型在渲染时根据对象排布规律由基本对象的面片模型实时变换生成,解决大规模CAD模型内存需求过多的问题。结果 基于超级蒙卡核模拟软件系统SuperMC,使用典型重复结构模型——HM（hoogenboom-martin）、ADS（accelerator driven sub-critical system）、DCA（deuterium critical assembly）全堆芯CAD模型进行测试,HM、ADS、DCA模型分别由1 114 384,113 952和20 808个实体组成。测试结果表明,裁剪算法能大幅减少待渲染对象数量,渲染速度明显提高,且模型规模越大,本文方法优势越明显,在远视角的情况下提升效果最为突出,能提升3倍左右;结论 针对任意大规模CAD模型的快速渲染仍然是一个挑战,但本文针对重复结构CAD模型的特点,针对性地提出一套专用渲染策略,在个人计算机上实现大规模重复结构CAD模型的快速渲染。使用多个典型重复结构模型——反应堆全堆芯模型进行测试,测试结果表明了本文方法的有效性。     

面向装配的飞行器超大模型实时可视化技术

针对飞行器大数据量CAD模型实时绘制困难的问题,提出一种LOD自动批处理生成以及实时自适应绘制方法.以零部件为处理对象以保留装配树信息,结合模型分割完成超大模型简化,并根据计算机存储能力、实时绘制能力以及CAD模型特点,实现了定量的LOD自动批处理生成;以精确遮罩查询为基础,根据计算机实时绘制负载和CAD模型面片密度,动态地调整LOD精度等级,使得各个模型的精度基本一致,避免了传统算法的弊端,实现了LOD实时自适应绘制,并进行了优化.实验结果表明:采用文中技术处理千万级三角面片的模型约1h完成LOD生成,并可在普通计算机上实现实时的自适应绘制.     

3DXML文件格式解析及应用

3DXML文件格式是一种重要的轻量化CAD数据格式,通过对3DXML文件格式的分析,论述了一种基于MSXML解析器的文件解析技术。这种解析方式可以快速提取3DXML文件中的重要信息,通过对几何及属性信息的重构,建立整个装配体场景,使用文件中的多分辨率模型,可以提高较大模型的渲染速度。最后给出了基于3DXML文件格式的轻量化CAD浏览器的应用实例。     

数控仿真的实时真实感图形显示

数控仿真是 CAD/ CAM集成系统中一个重要的组成部分 .文中提出的方法 ,从动画显示方式、数据结构和消隐算法三个方面进行了改进 ,大大加快了仿真过程中真实感图形显示的速度 .在微机上实现了实时、动态地显示良好的真实感图形 .     

基于特征设计的CAD系统

介绍基于Ｐｒｏ／ＥｎｇｉｎｅｅｒＣＡＤ系统，借助于Ｐｒｏ／Ｄｅｖｅｌｏｐ开展工具二次开发的基于特征设计的ＣＡＤ系统，该系统操作简单方便设计效率高，可方便地对特征增加附加信息，为后续过程提供了丰富的信息，便于ＣＡＤ与后续过程的信息集成和功能集成，提出广义特征概念，为基于广义特征建立产品集约信息模型打下了良好的基础。     

Interactive inspection of complex multi-object industrial assemblies

The use of virtual prototypes and digital models containing thousands of individual objects is commonplace in complex industrial applications like the cooperative design of huge ships. Designers are interested in selecting and editing specific sets of objects during the interactive inspection sessions. This is however not supported by standard visualization systems for huge models. In this paper we discuss in detail the concept of rendering front in multiresolution trees, their properties and the algorithms that construct the hierarchy and efficiently render it, applied to very complex CAD models, so that the model structure and the identities of objects are preserved. We also propose an algorithm for the interactive inspection of huge models which uses a rendering budget and supports selection of individual objects and sets of objects, displacement of the selected objects and real-time collision detection during these displacements. Our solution–based on the analysis of several existing view-dependent visualization schemes–uses a Hybrid Multiresolution Tree that mixes layers of exact geometry, simplified models and impostors, together with a time-critical, view-dependent algorithm and a Constrained Front. The algorithm has been successfully tested in real industrial environments; the models involved are presented and discussed in the paper.     

微机CAD软件中用户界面设计技术——菜单管理系统设计

由于微机的功能不断扩大,微机CAD用户不断增加,为适应微机CAD软件开发的要求,我们对微机CAD系统中的用户界面进行了研究.本文主要介绍菜单设计原理和方法,如主菜单和子菜单之间的结构关系.菜单项的定义和设计、菜单与应用程序之间的接口关系以及如何保存和恢复被菜单覆盖掉的屏幕上的有关信息等.本系统的程序采用C语言编写,可在286、386或486微机上运行,使用较为方便.     

Multi-perspective compact explosion diagrams

This article presents a system to automatically generate compact explosion diagrams. Inspired by handmade illustrations, our approach reduces the complexity of an explosion diagram by rendering an exploded view only for a suitable subset of the assemblies of an object. However, the exploded views are chosen so that they allow inferring the remaining unexploded assemblies of the entire 3D model. In particular, our approach demonstrates the assembly of a set of identical groups of parts by presenting an exploded view only for a single representative. In order to identify the representatives, our system automatically searches for recurring subassemblies. It selects representatives depending on a quality evaluation of their potential exploded view. Our system takes into account visibility information of both the exploded view of a potential representative as well as visibility information of the remaining unexploded assemblies. This allows rendering a balanced compact explosion diagram, consisting of a clear presentation of the exploded representatives as well as the unexploded remaining assemblies. Since representatives may interfere with one another, our system furthermore optimizes combinations of representatives. The optimization process also generates good views on the explosion diagram. Labels are added to the explosion diagram to increase the visibility of small or occluded parts. Throughout this article, we show a number of examples, which all have been rendered from unmodified 3D CAD data.     

基于三维实体模型的钢结构工业厂房CAD/CAM软件后处理系统

为提高钢结构工业厂房设计的准确性、精确度和工作效率,为某钢结构工业厂房CAD/CAM软件研制出基于三维实体模型的后处理系统.该系统基于面向对象的编程技术,抽象出描述实际结构零件几何信息、结构特征和设计条件的智能型实体对象.将对象以及对象之间的层次关系和逻辑关系存储在AutoCAD图形数据库中,形成三维实体模型,用于直观、准确和完整地表现具有复杂空间关系和细部构造的真实结构;实现数据库对象的建立、编辑、查询、显示和数据整理等操作.该系统结合具体结构形式的特点,实现用于施工图设计和深化设计的全部关键功能.