三维地质界面曲面建模关键算法

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法、地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法、地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

复杂采空区激光扫描拼合散乱点云球面投影三角剖分算法

利用三维激光扫描技术对采空区进行探测以建立三维可视化模型,从而准确获取其三维空间位置和形态,是矿山采空区事故隐患综合治理工作中的重要环节.但由于采空区形态复杂,往往需要从多个方位对其进行多次探测才能准确获取采空区完整的三维形态.如何对多次探测点云数据拼合后的散乱点云构建三角网格模型,是实现复杂采空区三维探测建模的关键.本文提出了采空区激光扫描拼合散乱点云数据球面投影三角剖分生长算法,首先选定球心将原位点云投影到球面上得到投影点云,然后对投影点云进行三角剖分,最后将投影点云三角网空间拓扑关系还原到原位点云,从而构建复杂采空区三角网模型.为了有效实现算法,研究了球面投影参数设定、XYZ三向单元栅格点云搜索策略、三角形生成规则、优势顶点边界切分策略、边界闭合策略、不规则三角形优化策略等多种方法.实际应用表明,所研究的算法能够生成优质的采空区三角网模型,为实现复杂采空区三维精确建模及可视化管理提供了重要技术支持.     

基于点数据集三维空间曲面三角化算法实现

在地质、医学等科学研究领域中,基于原始数据建立三维空间图像模型的研究具有较高价值;特别在三维地质构造建模中,测量获取的原始数据采用点数据集形式表示。基于点数据构建三维空间曲面三角化网格模型能够很好地还原点数据集所表示的曲面形态和展布,在现有的三角化剖分算法研究的基础上,提出一种基于点数据集三维空间曲面三角化网格模型生成算法;该算法生成的网格模型质量较高,能够较好地描述点集所表示的曲面形态。采用描述地质界面的点数据集进行算法验证与测试,根据边界数据实际情况,生成三维空间曲面三角化模型并更新网格模型边界,效果比较理想。     

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。     

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。     

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.     

面向油藏数值模拟的三维网格模型生成方法

Pillar Grid在模拟复杂断层上有局限性,且它的非正交性会影响数值模拟,同时,非结构化网格的应用还不成熟,为了解决这些问题,提出一种六面体网格模型生成方法.该网格在XY平面上规则,不连续面使用阶梯状表达.首先,进行构造建模,包括断层建模和地层建模;其次,提取构造模型的拓扑信息和几何要素,基于G-maps结构建立宏观拓扑模型;最后,通过一种将地质界面离散化为多个切平面的方法进行网格剖分.实例证明该方法正确有效,能生成符合要求的网格模型.     

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%.     

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.     

复杂三维地层模型地层划分研究

在三维地层建模中,地层界面由稀疏、离散的地质数据插值而成,正确的地质解释和空间分割的实现是处理这些曲面构建理想三维地层模型的前提,也是目前三维地质模型亟待解决的问题.引入地层层序序列和水平集理论可以有效地解决此问题.根据地层地质演变历史建立地层层序序列,此序列记录地层地质年代顺序及其“覆盖”和“侵蚀”两类拓扑关系.插值...     

断层网建模关键技术研究

面对大多数的建模方法主要采用基于多源数据交互的建模方式,需要大量人工交互且不便于计算机自动或半自动化处理等问题,本文引入空间索引和OBB碰撞检测方法来检测断层间的接触关系,使用符合地质规律的测地线进行追踪,采用路径切割方法处理两个地质界面间的线性接触关系,从而自动处理任意断层面间的截切关系,构建复杂断层网。利用某地区作为研究区域,从实际数据出发,构建该区复杂的三维断层网,以验证本文提出的断面接触关系处理技术的有效性。     

一种针对3维人体冗余扫描模型的压缩方法

该文提出针对3维人体冗余扫描模型的压缩算法,首先应用2维轮廓关键点提取算法,采用区域覆盖和平滑处理方法分组提取在横截面上的轮廓关键点,再应用3维人体三角面片重构算法对压缩的顶点集重构3维人体模型.实验结果表明:该算法的压缩率约为10％,对处理冗余扫描和叠加扫描导致的冗余效果显著.     

断层医学图像处理技术及其在骨科手术中的应用

提出从断层图像序列到目标组织几何建模及快速成形制造的技术路线，并通过在全髋翻修手术中的实际应用检验该技术的适用性和可靠性．将断层图像序列通过线性插值构造成3D数据场，采用种子区域生长方法分割出目标组织后，利用等值面提取获得患骨的三角面几何模型．对获得的三角面模型进行碎片清除和三角面精简后，应用快速原形技术制造患骨模型．患骨实物模型对术前计划、假体设计和手术模拟至关重要．     

基于激光点云的合浦汉墓出土陶屋三维重建

以LMS-Z420i三维激光扫描仪为例,给出了一种扫描站点与反射片设计、激光雷达数据与数码相片的配准、数据采集和预处理的方法;然后分别阐述2种不同类型的三维建模的方法:其一为通过基于Micro Station的三维建模插件Phidias的规则建模方法,另一种为基于Geomagic软件的三角网的建模方法;最后以合浦汉墓出土的陶屋为例来实现,给出2种建模方法获得的粘贴了纹理的模型.结果表明,规则模型能很好的反映陶屋的结构与比例,但不规则的模型能够很好的反映陶屋的现状.     

冰雪颗粒3D打印的材料填充算法

根据所提出的冰雪3D打印机器人的课题研究需求,针对冰的物理特性,提出颗粒材料的3D打印方法。采用六方紧密堆积的规律,对颗粒的填充规划算法进行了研究。读取STL模型文件数据,研究了三角面片和切平面的匹配方法,提出采用黄金分割的匹配计算方法。针对分层后轮廓的颗粒填充问题,提出采用平面颗粒填充网格模板与轮廓曲线进行比较筛选的规划方法。计算实例证明,黄金分割查找实现三角面片与切平面匹配比二分法具有更高的效率;这种颗粒材料填充规划算法对复杂的实体造型均有效。     

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。     

基于三角剖分局部搜索的三维滑移面算法

为了在武器动力学过程的拉氏数值模拟中清晰地刻画复杂接触碰撞界面,提出了一种基于三角剖分局部搜索方法的滑移面算法.该算法通过界面单元4个节点的位置平均引入形心,将一个四边形的曲面单元剖分为4个法向确定的三角形界面子单元,根据节点与界面子单元的相对位置判断节点和界面的接触关系和接触点,并对接触界面上的节点施加接触约束条件,刻画接触界面的形状.该算法避免了传统算法的迭代过程和死区问题,克服了传统方法由于网格扭曲变形带来的接触点求解困难.数值模拟结果表明了该算法的高效性和强壮性.     

基于棱柱体的三维地质建模方法

 矿体赋存条件复杂、地质构造多变。为探究真实地质体情况,通过对现有各类地质体建模方法的分析,尤其是对TIN模型构建、实体(solid)构模的特点进行探讨,提出一种基于工程棱柱体的三维地质建模方法。结合钻孔数据特点和地层分布规律,根据勘探工程的钻孔平面位置将勘探区域划分为若干棱柱体。对每个棱柱体侧面进行矿段对比连接,完成棱柱体线框图搭建,随之逐面、逐层、逐柱构建三角网,直至形成整个地质体的三角网。将实体构模方法结合其中,实现了三维地层实体模型的建立,既能充分反映矿体的三维形态,又能使所显示的三维矿体进行实体描述。使得矿体属性连续并可计算,同时模型能够结合工程师经验自动推理尖灭、分叉、断层和褶皱等复杂地层构造。其具有三维显示又具有实体描述的特点,尤其便于按储量级别进行储量估算等矿量计算,具有实际应用价值。