一种基于Loop细分的渐进插值方法

提出了一种基于Loop细分的渐进插值方法.该方法是在两步Loop细分的基础上,通过渐进迭代更新网格上的点,使得网格的极限曲面插值于初始控制网格上的点.其中,两步Loop细分中的第一步是运用修改的Loop细分产生新的网格,第二步是对新的网格运用Loop细分产生极限曲面.本文证明了基于Loop细分的渐进插值方法是收敛的,并且有局部性和全局性.此外,该方法适用于任意三角拓扑网格.实验表明该方法是可行的,并且是有效的.     

Catmull-Clark细分曲面的变距离偏置

给出了一种Catmull-Clark细分曲面的变距离偏置实现算法.在指定初始控制顶点对应极限点的偏置距离和偏置权值后,对基网格进行适当加密,新顶点的偏置距离采用带偏置权值的插值细分方法计算;然后在基网格控制顶点对应极限点的法向偏移指定距离,采用反复迭代的方法求解变距离偏置曲面的控制网格,保证了控制顶点对应极限点的精确偏置.变距离偏置不仅将偏置距离为常值的等距作为特例,而且作为一种曲面造型手段,可以实现细分曲面的局部成型特征和不均匀厚度薄壳体的构造,增强了细分曲面的造型功能.     

基于Catmull—Clark细分的曲面裁剪运算

曲面裁剪运算是CAD/CAM领域最重要、最复杂的问题之一,四边形网格在工程CAD/CAM的实际应用中较为广泛.文中基于Catmull-Clark细分,提出一种对平面四边型网格进行操作的曲面裁剪运算:在细分曲面求交完成后,采用局部修改交点处的控制网格拓扑结构和局部修正控制网格顶点位置的方法,实现了对Catmull-Clark细分曲面的裁剪运算.文中还给出了控制网格上任意点在细分曲面上的位置计算推导、裁减算法流程与应用实例.     

基于Catmull-Clark细分的曲面裁减运算研究

本文在Catmull-Clark细分曲面求交完成后,采用局部修改交点处的控制网格拓扑结构和局部修正控制网格顶点位置方法,给出了控制网格上的任意点在细分曲面位置上的计算推导,方便地实现了对Catmull-Clark细分曲面的裁剪运算。     

Catmull-Clark细分曲面的误差界估计

Catmull-Clark细分曲面是定义在任意拓扑网格上的一种细分曲面的框架,它是双三次B样条曲面的一种推广.该文主要研究Catmull-Clark细分曲面的误差界估计.利用控制顶点的一阶差分来定义Catmull-Clark曲面的连续三层细分网格间的距离,推导出一个计算控制网格到Catmull-Clark曲面的误差界的公式.同时也说明Catmull-Clark曲面的控制网格是以指数速率收敛的.     

保持特征的自适应Loop细分曲面算法及实现

基于Loop细分模式,综合运用生成特征的细分方法和自适应方法等,提出一种计算简便的保持特征的自适应Loop细分曲面生成算法.该算法能够实现自动提取初始网格的尖锐特征,并可以通过交互式方式选择控制尖锐特征边、特征点及相应的尖锐度,同时给出了一种新的顶点平坦度定义.该算法采用自适应方法避免在相对光滑处再细分,提出的顶点平坦度计算简便、高效,能够有效地减少细分生成的网格数量和处理速度.实验表明该算法能较好地生成带半尖锐、尖锐特征的细分曲面.     

曲面细分模式的分类研究

从曲面细分的发展过程出发,对曲面细分模式进行了分类研究.按照初始网格单元的类型分别对三角形网格细分和四边形网格细分中几种典型的细分模式,如 Catmull-Clark细分、Loop细分、Doo-Sabin细分、蝶形细分、2细分、3细分进行了描述,重点对细分曲面的连续性、细分的规则进行研究并对曲面细分技术未来发展进行了展望.     

基于Loop细分方法的曲线插值

生成带有曲线插值约束的细分曲面,提出基于Loop细分方法的曲线插值方法,不需要修改细分规则,只需以插值曲线的控制多边形为中心多边形,向其两侧构造对称三角网格带,该对称三角网格带将收敛于插值曲线.因此,包含有该三角网格带的多面体网格的极限曲面将经过插值曲线.运用本方法可在三角网格生成的细分曲面中插值多条不相交的曲线.     

直线与高精度细分曲面交点快速计算方法

为解决直线与高精度细分曲面求交效率低和稳定性差的问题,利用细分曲面网格拓扑结构特性,研究直线与Catmull-Clark细分曲面求交的高效方法.首先,构造一个新的数据结构,实现Catmull-Clark细分曲面的分片表示.然后,对每个细分曲面面片创建轴对称包围盒,结合包围盒干涉检测技术,快速排除不与直线相交的细分曲面面片,根据细分曲面面片网格拓扑结构特性,提出细分曲面面片多级分割技术.最后,通过一定级别的分割并结合轴对称包围盒干涉检测技术,快速锁定与直线相交的四边形面片并获得交点.     

插值Loop曲面细分算法在堆焊自由曲面重建中的应用

针对堆焊自由曲面焊缝形貌不规则致使焊缝识别精度低、自动焊接困难的问题,提出了一种利用插值Loop曲面细分算法对旋转电弧传感器采集的堆焊焊缝三维形貌数据进行曲面重建的方法。首先,采用格拉布斯(Grubbs)检验算法对异常采样点进行滤波处理,得到质量较高的形貌数据;然后,采用局部最优Delaunay算法对形貌数据进行初始三角网格剖分;最后,利用插值Loop曲面细分算法对初始三角网格进行曲面细分,实现焊缝三维形貌重建。结果表明,此方法的曲面重建效果良好,降低了初始三角网格剖分的误差,实用性强。     

自适应Catmull-Clark细分算法

提出了一种基于Catmull-Clark细分算法的自适应算法，自适应过程由离散点的曲率C来控制，计算多面体中各离散点的曲率，与已给定的曲率值相比较后，得出的可继续细分的点，边，面和不可继续细分的点，边，面用来作为下一次细分的依据，按该步骤迭代可实现局部细化，采用原始Catmull-Clark细分算法，细分过程中网格数量会快速增长；而自适应算法通过选取理想的C值，能够大幅度抑制细分过程中网格数量的快速增长，并能获得与原始算法光顺程度基本一致的曲面。     

Loop自适应细分曲面算法研究

目的研究细分曲面深度控制算法过程,提出误差控制的自适应细分曲面算法,解决细分曲面网格面片数迅速增多、数据量增大对于曲面加工造成困难的问题.方法根据Loop细分规则和顶点坐标信息等推导出网格顶点与该顶点极限位置之间的距离公式;给定任意精度阈值ε,计算k值确定细分深度.结果在给定精度小于0.02时,人脸曲面网格模型的细分深度为4;考虑到数据增长量级数较大、运行时间较慢等因素,细分3次为最佳.结论笔者所提算法有效地控制了复杂曲面细分深度,避免了曲面模型无限制地细分下去造成的数据量冗余,提高了曲面数控加工的效率.     

基于三角面片顶点均值的网格编辑方法

针对虚拟整形手术中待整形部位的三维模型曲面编辑问题,提出一种基于三角面片顶点均值网格编辑方法.该方法在保留网格原有拓扑结构的基础上,保持了网格曲面的原有曲率,实现了快速有效的局部网格编辑;结合网格细分方法实现在不同分辨率下对网格曲面进行整体编辑.同时,为了增强网格模型显示的真实感,通过网格简化、网格平滑、网格数据点法向量计算、纹理贴图等方法,对网格模型进行优化,提高了整形后网格显示效果.实验证明,该方法交互方式简便,变形效果较好.     

细分自由曲面在工业造型中的应用

介绍了Catmull—Clark细分算法、细分曲面性质和算法特点．给出了一种基于Catmull—Clark细分算法和实体布尔运算的工业造型方法．该方法首先利用布尔运算构造实体，然后从实体提取初始网格，最后采用Catmull—Clark细分算法对初始网格进行计算，从而求出自由曲面．     

基于细分优化方法的织物模拟

提出一种基于插值细分造型的织物模拟算法.通过对织物物理和几何属性分析,构造出一个带约束的几何模型,在改进的四点插值细分造型基础上,通过动态细分网格并结合曲面优化调整以达到高效模拟柔性织物自然行为的目的.克服了以往仿真方法中求解物理模型复杂、模拟过程难以控制的缺陷,简化了计算模型,提高了计算效率.最后,以织物模拟为例说明该算法的实现.     

三角网格中的孔洞修补算法

提出一种三角网格中的孔洞修补算法, 先应用最小内角原则, 对孔洞直接进行三角剖分得到孔洞剖分的新三角形集合, 然后依据孔洞边界顶点密度, 应用圆和最大内角优化原则, 对新三角形集合进行加点细分得到初始补丁网格, 最后应用λ-μ方法对初始补丁网格进一步优化, 得到最终的补丁网格. 实验结果表明, 该算法效率高、 准确性好.     

关于离散参数曲线网上曲率的一种刻画

针对由参数曲线网形成的四边形网格,提出了一种简洁快速的加细方法,即在保持初始网格不变的情况下,使每一个小极限曲面片为C2,而整体极限曲面为一次连续的.应用该方法,给出了一种四边形网格上任意顶点处的离散估计值的定义方法,主要包括离散的Gauss曲率和平均曲率的定义.最后,实验验证表明了该方法的有效性和优越性.     

基于混合权平滑的细分连接性重新网格化

针对单边界亏格为0的三角网格提出一种细分连接性重新网格化算法. 该算法通过构造原始网格的准保角参数化及混合面积和顶点分布密度权的伞算子平滑进行细分连接性重新网格化. 为了加快重新网格化算法的速度, 提出一种基于矩形剖分的点定位算法. 通过典型的三维模型实验和比较可见, 该方法能快速生成细分连接性网格, 所得网格的质量较现有单一的采用面积权或顶点分布密度权的伞算子平滑方法有明显改进.     

基于网格遍历曲率线的曲面网格重划算法

提出了一种基于网格遍历曲率线的曲面网格重划算法,采用局部一般二次曲面法估算离散曲面的微分信息,建立顶点的主曲率场.根据顶点的主曲率及主方向获得模型的网格遍历曲率线,从而实现曲面网格重划.该算法可在获取离散网格微分信息的基础上对模型进行重划,并动态控制重划网格的密度,从而大幅简化逆向领域中曲面重构的步骤.     

细分曲面造型中的框架级布尔运算

提出一种对实体初始三角网格进行操作的布尔运算，称之为框架级布尔运算．通过该运算可以构造出一个新实体的初始网格，然后采用Loop细分算法完成该实体的光滑曲面造型．在初始三角网格的求交过程中使用注册机制对所得交点的拓扑约束关系进行分类推理，从而对浮点数值容差导致的失误进行了有效控制和纠错．