基于CDT与布尔运算的露天矿三维建模

为了准确实现露天矿三维建模,实现矿坑模型与矿坑周围的DTM 模型无缝连接,以及建立量算模型,将露天矿坑的坡顶线、坡底线与线上的点分别作为约束线与离散点进行约束Delaunay三角剖分(CDT)建立露天矿矿坑模型,用等高线上的点进行DeIaunay三角角剖分(DT)形成数字地面模型(DTM),并利用提出的一种新的三维网格模型的空间布尔运算算法对地面模型与矿坑模型作空间布尔运算,使它们在相交处无缝衔接形成同一模型;并选择不同的网格方向实现模型的交、并、差等运算结果,建立方量计算模型,利用"散度定理"实现采剥量计算.这种建模方式方便、快捷,动态更新容易实现、用户干预少.     

道路路线三维整体建模方法研究

现有的道路三维建模方法只能实现道路模型与地形模型在外观上的整合,其内部关系是完全割裂的.深入研究了一种建立道路三维整体模型的方法.首先将设计点(特征线)与地形点(特征线)整合,形成原始点(特征线)集合.针对原始点集采用逐点插入算法进行Delaunay三角剖分,再依据约束边将初始三角网调整为约束Delaunay三角网,由此得到外观与内部拓扑关系均为整体的道路三维模型.实践表明,该方法具有整体性好、网形优、速度快的优点.图6,参11.     

基于约束Delaunay三角剖分的道路三维建模方法

深入研究了一种建立道路三维模型的方法.首先依据道路设计成果计算出道路模型与地形模型的拼合交线,然后用设计点(特征线)数据替换拼合交线内的地形点(特征线)数据,形成建模所需的原始点集和约束边集.针对原始点集采用逐点插入算法进行Delaunay三角剖分,再依据约束边将初始三角网调整为约束Delaunay三角网,由此得到外观与内部拓扑关系均为整体的道路三维模型.此外,还研制了三角形的快速定位算法,加速了建模过程.实践表明,该方法具有整体性好、网形优、速度快的优点.     

基于STL的约束不完全Delaunay四面体剖分

基于STL(STereo Lithography)文件描述的实体造型,应用插入多边形操作技术对实体表面进行二维Delaunay三角网格剖分,形成空间离散点集和新的约束边界;采用换面操作方法实现离散点集的Delaunay四面体构型;采用四面体外接球心和内切球心加权平均的坐标点加密四面体网格;在边界恢复操作中,采用2D-3D联动优化的方法实现边界一致性恢复,对难以恢复的局部区域,放弃Delaunay 空球准则,进行特殊处理,从而实现表面约束的不完全Delaunay四面体剖分.实例表明所提出的算法具有很好的适应性.     

基于人体结构断层图像的三维建模与网格剖分优化

建立了基于断层图像的近似于人体真实结构的三维表面模型,并根据曲率优化网格,优化了有限元计算的前处理,以利于临床力学研究。基于Delaunay三角剖分等相关理论,从临床计算机断层、磁共振和可视人切片等二维断层图像提取轮廓散点,按照层结构有序排列的特点,重构三维表面模型。再根据人体真实结构表面曲率的不同,调节和控制网格精度。曲率大的地方细化网格,曲率小的地方稀疏网格。实现了多分辨率建模和自适应剖分。     

复杂地质构造煤层三维模型自动构建技术

为研究含无煤区和断层的煤层三维模型的自动构建方法,基于钻孔数据和二维煤层边界线及断煤交线,利用见煤钻孔与煤层顶、底板交点和插值得到的未见煤钻孔点,构建Voronoi图,确定未见煤钻孔的影响区域为无煤区边界线;通过钻孔与煤层顶、底板的交点,对煤层边界线、断煤交线、无煤区边界线上点和煤层顶、底板面上网格点的高程值进行插值;从两个方面对用于高程插值的距离反比加权插值方法进行改进,采用四分圆扇区搜索和钻孔工程数量优化邻近样本点,通过计算插值点和样本点连线与断煤交线的交点数量排除位于断层异侧的样本点;对已插值的内外边界线和网格点进行约束Delaunay三角剖分,分别建立煤层顶、底板表面;对逆断层的重叠区域按上、下盘分别进行断煤交线和网格点的高程插值以及表面建模,最终形成煤层三维模型.     

露天矿三维可视化矿床地质模型的建立

基于裁剪曲面和不规则多边形，建立了露天矿三维可视化矿床地质模型，这个模型是由地质界面模型和地表面模型组合而成的。地质界面模型是由煤层的顶底板插值曲面经煤层边界和断层曲面裁剪而成的，地表面模型是对原始地表数据和矿坑数据进行三角剖分得到的三角形网格。根据露天矿的开采特点，实现了对模型的自动维护和更新，形成了动态的露天矿三维可视化矿床地质模型。     

带断层约束的Delaunay三角剖分混合算法

三角剖分是构建高精度数字高程模型(DEM)的基础,在各个领域都有广泛的应用。特别是在约束数据域下的Delaunay三角剖分更具有重大的研究价值,前人已经做了大量的工作,并提出了一系列经典的剖分算法。在对传统算法进行研究与分析后,总结了传统算法的优缺点,结合了逐点插入法、三角网生长法以及分治法的思想,提出了一种高效的、带断层约束的Delaunay三角剖分混合算法。该算法在建立无约束的DT(Delaunay Triangulation,DT)网格的基础上通过嵌入加密后的断层数据来实现带断层约束的CDT(Constrained Delaunay Triangulation,CDT)网格。通过实例比较,说明了混合算法在构网质量和时间效率上都优于传统算法。     

基于Delaunay三角形的非结构化有限元GPR正演

介绍传统Bowyer-Watson三角网逐点插入法的原理与实现步骤,并将固定边界限制、Laplacian光顺、边压缩、边分裂、点插入等拓扑变换技术应用于网格剖分的优化;为了使数值解的误差在全域内接近于均匀分布,通过间隔函数法实现点源、线源等网格渐变控制,结合局部粗化或细化技术,建立高质量Delaunay三角形网格,实现自适应网格剖分。通过1个起伏地表与断层模型网格剖分实例验证非结构化网格对于物性参数分布复杂或几何特征不规则的地电模型的适应性。根据GPR有限元波动方程,应用三角形剖分、线性插值的Galerkin有限单元法进行求解。建立1个复杂GPR地电模型,利用Delaunay三角形对该GPR地电模型进行自适应网格剖分。研究结果表明:非结构化网格对于物性参数分布复杂或几何特征不规则的地电模型都具有良好的适应性;非结构化三角形网格剖分质量好,单元密度易控制,易于实现自适应有限元,能提高复杂模型正演精度。     

基于有符号距离场的矿山三维模型布尔运算

针对复杂形态的矿山三维模型构建,提出一种基于三角网格的有符号距离场的三维模型布尔运算算法.首先借助方向包围盒层次树快速计算三角形之间的交线,然后通过约束德洛内三角剖分对候选的三角形逐个进行拆分,分别计算三角网格模型的顶点、边和面的角度加权伪法矢,建立要运算的2个三角网格的有符号距离场,从而根据有符号距离场确定拆分后三角形单元与另一个模型的位置关系,最终根据布尔运算类型进行取舍得到表面模型的运算结果.该算法能有效的对三角网格表面模型实施布尔运算,适用于各种复杂的矿山三维模型.     

基于约束的DTM的建立

为了精确表达地表的形态，在建立DTM时必须考虑地性线等约束条件。在研究约束DTM的各种生成算法的基础上，通过对无约束的生长法进行改造，在构建Delaunay三角网前插入边界约束条件，构建完Delaunay三角网后加入地性线的约束条件，生成最终的约束Delaunay三角网。通过使用VC＋＋6．0和ARX开发工具，在AutoCAD环境下实现了约束DTM的建立和显示。经数据测试，证明整个算法结构严谨、简单，执行效率高。     

椭球面上Delaunay三角形的外接大地圆圆心的求解

在椭球面上构建Delaunay三角网,与在平面上构网有不完全相同的定义与算法.作为其中之一,首先来定义椭球面三角形的外接大地圆,然后推导出在测地坐标系中确定外接大地圆圆心的公式和算法.并对此作了数据验证.     

基于平衡二叉树的三角网快速生成算法

为了研究更好的三角网构建的方法,对不规则三角网构建算法进行了研究,提出了一种基于平衡二叉树的Delaunay三角网生成算法,采用分割合并的思想,提高了搜索效率,将离散点集进行划分,通过对各个所分小块子网的合并,完成所论区域的三角剖分。分析了该算法涉及的相邻子网公切线查找、凸壳生成等关键问题。通过具体实验和同其他经典算法效率的比较,该方法具有明显的优越性。     

基于实测边界线的地下巷道三维建模方法

根据实测边界线和断面参数,提出地下巷道三维实体的分层建模解决方案:采用图论的树结构表达边界线划分的复杂区域(简称区域树),并采用约束三角剖分的方法对区域网格三角化;提取所有三角形中表示巷道的断面底边和“出口位置”的边,根据断面参数,拟合生成断面轮廓线;均匀离散化断面轮廓线,生成左右对称点列,这些点构成三维巷道实体的特征点;分层提取断面轮廓线上的特征点,生成分层轮廓线;最后对相邻分层轮廓线和顶、底轮廓线分别实现巷道体网格三角化.研究结果表明:该算法充分利用区域树表达的空间拓扑关系和断面参数信息,实现简单,适用于同一中段边界线在任意复杂情况下的连通巷道实体三维建模.     

STL模型布尔运算的实现

首先建立STL模型的拓扑结构从而获得三角面片间的相邻关系．通过两个实体间的棱面相交性测试获得交点和交线，进而提取交线环．利用约束Delaunay方法对相交的三角形进行二次三角形划分，将相交表面沿交线环剖分为多个面域，利用射线法判断各个面域相对于另一实体的位置关系．通过提取相交环来决定有效的相交线降低了位置关系判断的复杂性，提高了布尔运算的稳定性．     

基于区域性椭球面数字地面模型的研究

对于较大的局部区域 ,首次提出了在椭球面上建立数字地面模型 (DTM )的原理和方法 .这种椭球面DTM是在区域性椭球面上基于测地坐标系建立起来的 ,因此不同于基于投影平面的现有的DTM .由于并未经过从椭球面到平面的投影 ,从而杜绝了投影变形 ,也消除了平面位置与水准高程之间作为三维坐标的不兼容性 .在具体建模中 ,直接基于与测区平均高程面最优拟合的区域性椭球面 ,采用椭球面Delaunay三角网的建模方法来建立椭球面DTM ,可望实现在真三维坐标系中准确地表达和处理空间信息     

基于约束三角剖分的k-means聚类

提出基于约束三角剖分的k-means聚类算法.笔者首先按照约束三角剖分规则对数据点集进行三角网格化,删除大于给定阈值的长边形成k个连通子图,每个连通子图作为一个子类;然后对删除长边的孤立数据点在其邻域内进行局部划分,将其归到最接近的子类中.实验结果表明本文算法无需事先输入聚类数目,可以发现任意非凸形状簇.     

基于Delaunay三角化的形状表示与相似性衡量

在计算机视觉中,形状的表示和相似性衡量是重要且复杂的问题,提出了一种改进的SUSAN(最小一致性区域)拐点检测算法并用于形状表示,同时基于Delaunay三角化给出了一个用于形状相似性衡量的有效算法。首先,对形状的拐点进行Delaunay三角形构造,然后从Delaunay三角网中获得Delaunay图矩阵,最后使用矩阵的谱对拐点进行匹配。在含有1 400幅图像的MPEG-7 CE-Shape-1数据库中的检索实验进一步验证了算法的有效性。     

保持拓扑一致性的等高线化简算法研究

等高线的化简是地图综合中的一个重要问题。而拓扑一致性的维持是化简的难点,应用常规的Douglas-Peucker算法可能引发相交和自相交。引入了基于约束Delaunay三角剖分和自适应单调链的等高线拆分算法,并在理论上证明了对拆分后的子曲线化简将不会产生拓扑异化。在实验中,该算法能将数据量压缩至10％,并依然未产生相交和自相交。