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.     

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.     

基于细分的树干三维表面重建算法

为提高树干三维表面模型重建精度，使其能更有效反映树干表面特征，提出基于细分的树干三维表面重建算法。根据给定分段高度，对树干点云垂直分段；在计算每个分段质心的基础上，根据给定角度参数将每个垂直分段划分为若干角度分区，并得到角度分区中心点点集；以该点集为输入，使用基于切平面投影的树干三维表面重建算法，得到粗粒度树干表面模型；分别在改进Loop细分算法和Sqrt3细分算法的基础上，对粗粒度表面模型细分得到细粒度表面模型。实验结果表明，改进Loop细分算法和改进Sqrt3细分算法重建的树干表面模型，更能有效反映树干表面的凹凸不平特征；改进Loop细分算法比改进Sqrt3细分算法重建的树干表面模型具有更小的Hausdorff距离。改进算法构建的树干表面模型能有效反映树干表面不规则的几何特征，构建模型更精确；实际应用中应优先使用改进Loop细分方法重建树干表面模型。     

采用局部凸性和八叉树的点云分割算法

针对粗糙点云分割效果差的问题,提出了一种采用八叉树和局部凸性的点云分割算法.该算法首先通过仪器扫描得到仅包含坐标信息的点云数据,然后对点云进行法向量估算,并根据点云的法向量信息进行八叉树初始分割得到面片,最后根据面片之间的局部凸性特征进行融合,得到最终的分割结果.与其他同类算法相比,采用八叉树和局部凸性的点云分割算法不仅能有效地减少曲面数量,而且在曲面质量上也优于同类算法.采用塔身震落石块的点云数据进行的实验表明,该算法在处理分布较均匀的闭合点云数据时,能够有效减少最终的曲面个数,且面片的质量与手工分割拟合度达到90 ％以上.     

一种基于标记点的近景摄影测量系统

给出了一种基于标记点的鲁棒三维重建摄影测量系统;采用编码点和非编码点等标记点方式.为了减少不同图像间误匹配的概率,采用一种新的基于编码点的匹配方法,不同图像间非编码点的匹配从编码点开始,并通过相似性准则、模糊度准则和距离误差准则来剔除误匹配,可获得非常高的正确匹配率.采用一种新的基于标记点的加权迭代特征算法,用编码点恢复相机的投影矩阵,从而可以确定相机的外部姿态参数;用非编码点恢复3D坐标.与已有的加权迭代特征算法比较,该算法避免了所有点参与计算相机的投影矩阵,运算速度更快.由于采用标记点的亚像素定位方法,提高了3D重建精度.实验结果表明,在3D重建方面,该系统是强壮和精确的.     

三角网格模型多轴数控雕刻刀轨生成算法

提出一种基于三角网格模型的多轴数控雕刻刀轨生成算法,用于解决三角网格模型的多轴数控雕刻刀轨的生成效率低、存在刀轨干涉等问题.该算法采用R*S树动态空间索引结构组织三角面片的拓扑近邻关系,并依据三角网格模型的型面特征规划刀位驱动点,获取各驱动点的瞬时加工区域;根据刀具与瞬时加工区域中各三角面片的相切关系采用面相切、边相切...     

基于改进随机抽样一致的点云分割算法

随着三维点云数据模型在三维建模、测绘、智能城市以及机器视觉等领域的应用,点云数据处理也成为一个研究热点。点云分割就是将三维空间中点云通过一系列算法,将散乱的点云数据划分成更为连贯的子集的过程,可以为后续的数据分析提供数据基础。针对随机抽样一致算法(random sample consensus, RANSAC)对杂乱、无规则点云数据分割效果不佳的问题,提出一种改进的RANSAC点云分割算法。该算法通过构建Kd(K-dimensional)树,利用半径空间密度重新定义初始点的选取方式,进行多次迭代来剔除无特征点,在实现点云分割的同时可以有效去除噪声点;此外,该算法重新设定判断准则,优化面片合并,可以实现点云的精确分割。实验通过对散乱点云数据进行分割,结果表明该改进RANSAC算法的点云特征提取数据量较大,面片分割的准确性较高,是一种有效的点云分割算法。     

一种基于PVDAC描述子的RGB-D三维点云配准方法

利用RGB-D数据进行三维点云配准时容易陷入局部最优.针对这个难题,提出了一种基于多维特征的PVDAC描述子实现三维点云配准的方法.该方法首先通过ORB特征检测算法提取二维数据的关键点,并计算关键点在2D下的灰度特征,然后构建关键点在3D下的局部像素值距离、点云法线角度以及曲率特征,接着将2D特征和3D特征联合生成全新的PVDAC像素描述子,并利用PVDAC像素描述子描述关键点实现三维点云的粗配准,最后基于ICP算法完成三维点云的精细化配准.实验表明,本文算法在大场景点云配准时总体均方误差约为0.05 m2,在小场景单物体点云配准时达到了0.000 2 m2的较小误差,实现了三维点云的精确配准.     

基于离散曲率的二次误差度量网格简化算法

在医学图像三维重建时产生大量的三角面片,极大地限制了三维重建的速度。提出了一种基于离散曲率的二次误差度量网格简化算法。在代价函数中引入顶点离散曲率,通过将代价函数作为顶点对的权值来控制顶点对合并次序,更好地保留了原模型的细节特征,同时修改模型特征点与特征线的权值,使得简化过程中原模型的特征点与特征线能够较好地保留。经实验对比与分析表明,该算法有效地提高了图像质量且能很好地保持原模型的图形特征。     

基于空间离散化的STL模型布尔运算

针对传统STL模型布尔运算方法效率低和精度差的问题是,提出一种空间离散STL模型三角面片的算法,该算法可快速排除大量不相交的三角面片,减少三角面片求交计算次数,提高计算效率.同时采用一种规避奇异位置的算法,避免对奇异位置的复杂计算,解决了布尔运算中奇异点的问题,提高了计算精度.实验结果表明所提算法高效准确.     

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.     

Topological Disk Mesh Morphing Based on Area-Preserving Parameterization

Mesh morphing is a technique which gradually deforms a mesh into another one. Mesh parameterization, a powerful tool adopted to establish the one-to-one correspondence map between different meshes, is of great importance in 3D mesh morphing. However, current parameterization methods used in mesh morphing induce large area distortion, resulting in geometric information loss. In this paper, we propose a new morphing approach for topological disk meshes based on area-preserving parameterization. Conformal mapping and Möbius transformation are computed firstly as rough alignment. Then area preserving parameterization is computed via the discrete optimal mass transport map. Features are exactly aligned through radial basis functions. A surface remeshing scheme via Delaunay refinement algorithm is developed to create a new mesh connectivity. Experimental results demonstrate that the proposed method performs well and generates high-quality morphs.     

Curve interpolation based on Catmull-Clark subdivision scheme

An efficient algorithm for curve interpolation is proposed. The algorithm can produce a subdivision surface that can interpolate the predefined cubic B-spline curves by applying the Catmull-Clark scheme to a polygonal mesh containing "symmetric zonal meshes", which possesses some special properties. Many kinds of curve interpolation problems can be dealt with by this algorithm, such as interpolating single open curve or closed curve, a mesh of nonintersecting or intersecting curve. The interpolating surface is C2 everywhere excepting at a finite number of points. At the same time, sharp creases can also be modeled on the limit subdivision surface by duplicating the vertices of the tagged edges of initial mesh, i.e. the surface is only C0 along the cubic B-spline curve that is defined by the tagged edges. Because of being simple and easy to implement, this method can be used for product shape design and graphic software development.     

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。     

面向快速成型的CAD三角网格模型局部细分技术研究

为解决快速成型应用中STL模型的表面光滑度与数据量之间的矛盾,提出一种基于边界控制的网格模型局部细分方法.分析STL模型的边界特点,将边界特征点作为型值点构建三次B样条插值曲线求解细分点;创建边界三角形的细分模式实现三角网格模型局部区域的细分,消除边界线细分过程的收缩现象.试验表明了该方法的有效性.     

具有3D边缘保持的网面简化算法

研究用于计算机视觉领域的三维物体模型网面简化算法。该算法可物体形状和拓扑关系及物体表面法线、纹理、颜色和边缘等特征,是一种基于边操作（收缩,分裂）的网面模型的简化算法。该算法将网面不对称最大距离作为形状改变测度,在大量简化模型数据的同时,能有效地保持模型几何形状,拓扑关系、3D边缘点和边的特征,并能合理分布网面特点。     

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.     

一种新的多轮廓线重构三维形体算法:切开-缝合法

综合评述了目前通过多轮廓线重构三维形体表面的算法研究现状,提出了一种新的多轮廓线重构三维形体算法切开-缝合法(CS).该法通过引入控制点对作为切口,将轮廓线对进行坐标转换和轮廓对应后,切开并铺展成两条平行直线段,通过寻求轮廓线对顶点的对应关系,生成了符合Delaunay法则的三维形体表面三角面片,解决了形状和顶点数目差异较大的相邻轮廓线重构问题,并将其应用到基于剖面的三维地质建模中.实践证明,该算法行之有效,且对解决相似问题具有一定启发性.     

组件匹配与融合的三维形状建模研究

提出一种基于组件匹配、融合的三维形状生成算法.根据Hausdorff距离对输入形状的各组件进行匹配,形成匹配组件对,进行球面参数化映射,合并组件对的球面网格模型;通过反映射建立组件间的顶点对应关系,采用不同的融合系数进行插值融合,生成一系列连续变化的组件;最后根据输入形状的连接关系进行重新连接,生成完整的变形形状.实验表明,采用所提算法可以生成合理、相似的变形形状,同时保留了输入形状的功能和表面细节.     

A new self-adaptive remeshing approach

0 Introduction Triangulated meshes with subdivision connectivity are important for many multiresolution applications[1 ,2]in graphicsfield. However , most of the meshes , which are generated by 3Dacquisition and CADsoftware ,haven’t this feature .So there are demands to transforman arbi- trary mesh into one with subdivision connectivity. This transformationis called remeshing, which can be under- stood as an approximation operatorMΨ→SΨthat maps froma givenirregular meshMΨtoaregular mes…