基于顶点光滑度判定的牙龈三角网格自适应细分改进

在牙龈三角网格中普遍存在狭长三角网格区域,针对基于面积判定的自适应细分算法处理该类区域的质量较低的问题,提出一种基于顶点光滑度判定的牙龈三角网格自适应细分改进算法。首先,通过求解顶点1-领域内相邻三角面片法向量夹角平均值作为顶点光滑度,采用该值作为细分判定准则,在细分前从整体上一次性对顶点1-邻域区域光滑度进行计算;然后,通过比较顶点的顶点光滑度与光滑阈值的大小,确定细分区域并进行Loop细分,设计了平均光滑度指标来评价细分效果,这种评价方法综合考虑了细分后网格顶点个数对判断细分效果的影响;最后,在VTK环境下实现改进算法及相关算法,在真实扫描的牙颌三维模型数据上进行牙龈软组织形变仿真三角网格细分对比实验。结果表明:改进算法的细分效率更高,细分时间占比平均约节约了4.12%;平均光滑度对细分效果的评价更合理,细分的三角网格更规则、分布更均匀,曲面光顺质量更好,较好地满足了软组织形变仿真中真实性与高效性的要求。     

基于子空间凝聚的软组织形变仿真方法研究

随着虚拟手术中软组织形变仿真的不断普及,越来越多的形变方法被提出来。在过去的仿真方法中,仿真的真实性和实时性往往不能并存。虚拟手术中,在保证形变仿真效果真实性的同时要保证仿真的效率,由此提出了一种基于子空间凝聚的方法对四面体网格的软组织形变进行仿真,碰撞检测采用基于三角剖分的碰撞检测算法。实验表明,子空间凝聚的形变方法在形变时保证较好真实性的同时也具有较高的仿真效率。     

基于型面曲率的三角网格快速自适应细分算法

提出一种基于型面曲率的三角网格快速自适应细分算法.该算法通过建立三角网格动态空间索引结构,快速准确获取局部型面参考数据并计算型面曲率.对曲率较大区域进行细分,对较平坦区域只进行网格顶点重定位,不进行面片分裂,实现三角网格的自适应细分.实例证明该算法可提高模型的光顺性与细分效率,以相对较少的面片准确表达模型型面特征信息.     

基于快速质点-弹簧的软组织穿刺实时仿真方法的研究

软组织穿刺实时仿真一直是计算机图形学研究的重点,本文提出一种基于快速质点弹簧方法的软组织穿刺实时仿真方法。通过质点弹簧系统建立软组织物理模型,通过分析动力学模型快速求解软组织穿刺形变的数值解。在针体和软组织碰撞的碰撞过程使用包围盒碰撞算法,并且在软组织形变过程中加入阻尼和软组织褶皱算法以提高真实感。仿真结果保留了较好的细节效果,实时性可以接受,验证了该方法的有效性。     

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.     

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。     

软组织形变算法仿真改进研究

 针对以表面网格表示的软组织形变过程中受力点最近邻质点求取算法存在的不足,提出了基于随机点搜索平面最近邻质点的改进算法.该算法将以往穷举集合的方式改为随机点树形搜索方式,使得算法减少了受力点与各个质点之间的距离大小的比较次数,在模拟平面组织形变时具有较好的实时性.实验表明,面积匹配算法结合质点弹簧算法能很好地模拟软组织形变的过程,达到良好的实时与准确性.     

自适应细分及优化编码八叉树碰撞检测算法

基于自适应三角网格划分和优化编码八叉树结构,在机器人虚拟手术训练系统中提出一种新的碰撞检测方法.采用该方法实现的八叉树结构占用存储空间小,且在具有良好的拓扑结构下又能保证实时性要求.八叉树结构中采用物体三角面片AABB包围盒平均边长的3倍设置八叉树空间单元大小,与已有文献采用包围球半径来设置八叉树空间单元大小相比,设置的单元大小合理有效,速度更快.最后根据三角形与最优单元大小相关性,通过自适应三角网格细分,利用三角形中心距离方法检测单元空间中三角形碰撞.实验仿真数据验证了该方法的实时性和有效性.     

采用R*-tree的三角网格曲面非均匀精简算法

提出了一种三角网格曲面非均匀精简算法.该算法采用R*-tree组织三角网格曲面的空间拓扑结构,实现了三角面片拓扑邻域的快速查询.结合三角网格曲面模型的曲率分布状况,对三角网格曲面进行聚类分簇处理,通过对分簇网格进行局部精简,实现了三角网格曲面模型的整体保形性精简.与同类精简算法的对比实验表明,该算法的数据适应性强,有效地保留了三角网格曲面的型面特征,精简后的网格模型与原网格模型的面片偏差降低了20%～45%,精简时间减少了10%～35%.     

一种提高布料表面相交处理真实性的算法

为了提高布料仿真中布料表面相交处理结果的真实性,提出了一种接近真实的最小化相交轮廓线全局处理优化算法.首先进行前期的布料模型构建、初始条件的设置以及碰撞检测;然后利用最小化相交轮廓线全局方法重点对布料表面相交情况进行了处理,并对处理结果进行了评价和优化;最后进行后期的碰撞响应以及绘制与显示.经过实验验证,该方法在仿真的真实性和实时性方面均高于前人的研究,且在布料动画领域可以提高制作的逼真性.     

基于网格与无网格的血流仿真

本文结合欧拉法和纯拉格朗日法两种方法的优势,提出了基于网格和无网格相结合的方法实现血流仿真。该方法首先将整个血流系统看成一个粒子系统,然后采用有限差分法(FDM)实现对Navier-Stokes方程的离散化,并通过Gauss-Seidel方法对构造出的poission方程进行求解,将得到的数值解用来驱动粒子实现血流模型的构建,接着利用屏幕域抛雪球算法(screen space splatting)对血流表面进行渲染,最终实现整个血流过程的仿真。仿真结果表明:该方法提高了血流仿真的细节边界,能够保证血流效果的真实性,并且运算速度快,提高了仿真实时性。     

三角网格细分技术在三维地质模型中的应用

针对目前三维地质建模过程中建模速度慢,地质模型效果差的现状,全面总结了常用的三角网格细分方案,利用地质专家筛选出的少量有效数据,通过气角网格细分技术进行三维地质模型构造,以加快其生成速度和提高地质模型的质量。     

一种物体仿真建模过程研究

基于物体表面的离散三维数据点,提出了一种物体仿真建模过程,关键技术是模型的定位、三角网格划分算法、插值细分算法以及OpenGL中相关函数的应用,实验结果表明这里提出的建模方法是真实有效的.     

三角网格细分模式的统一框架

通常情况下，三角网格细分模式由面分裂的初始模式和点分裂的对偶模式构成。为两种不同的模式提出了一个统一框架。定义了复合细分操作，并对当前流行的几种模式进行了分析。在此框架基础上，将三角网格细分模式进行扩展，对网格细分算法的研究和发展奠定新的基础。     

基于Loop细分的自适应细分曲面算法

首先研究了传统的Loop细分曲面算法,通过分析发现随着细分次数的增多细分算法中三角形网格片数增长过快。针对这一问题提出一种自适应细分曲面算法。算法根据相邻两个三角形面上的法向量的夹角,判断细分网格中较为光滑和非光滑的区域。实验结果表明,算法提高了数据处理速度,并且模型简单易实现。     

提高网格逼近精度的一种新方法

提出了一种空间三角形网格优化算法,该算法分为两部分：三角形网格顶点位置优化和局部优化．三角形网格顶点位置的优化方法是应用线性最小二乘法,通过调节网格顶点位置,提高网格逼近散乱点的精度．然后对于没有满足逼近精度的三角片,进行局部优化,即将该三角片细分,直至满足精度要求．该算法有效地提高了三角形网格对散乱点的逼近精度．     

提高网格逼近精度的一种新方法

提出了一种空调三角形网格优化算法,该算法分为两部分：三角形网格顶点位置优化和局部优化,三角形网格顶点位置的优化方法是应用线怀最小二乘法,通过调节网格顶点位置,提高网格逼近散乱点的精度,然后对于没有满足逼近精度的三角片,进行局部优化,即将该三角片细分,直至满足精度要求,该算法有效地提高了三角形网格对散乱点的逼近精度。     

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.     

空间三角形网格局部优化研究

提出了一种空间三角形网格局部优化算法．该算法分为两部分：ａ． 网格局部细分优化方法,该方法结合等间距采样法和黄金分割法来获得最优插值点,使网格细分达到满足给定逼近精度的目的;ｂ． 网格局部合并优化方法,给出了网格中三角片合并的判别准则,在满足逼近精度要求的前提下,采用边删除操作合并网格中的某些三角片,达到了减少三角片数量及保证网格中三角片性态较好的目的．空间三角形网格局部优化算法能有效地使网格达到逼近精度的要求,同时减少三角片数量并剔除狭长三角片．     

面向大数据量地学模型的三角网格简化算法实现

为满足大数据量地学模型可视化的功能需求,实现一种基于拓扑规则和地学规则双重约束的三角网格简化和还原算法,以支持层次细节模型(level of detail,LOD)功能。介绍了实现算法所需的多分辨率数据结构。利用三维地学模型内含的拓扑关系,结合地学规则,约束三角网格中边的可折叠性。通过对可折叠的边进行折叠和展开来实现网格的简化与还原。测试结果表明,算法对三角网格的处理效果良好,运行效率较高,能够支持LOD功能。