点云数据三角网格生成算法及应用

在引入局部Delaunay边和局部Delaunay三角形的基础上,给出一种平面及空间散乱数据点集的三角网格生成的快速算法,实验表明本算法具有运行速度快、计算准确、存储简单等优点.     

带岛屿多边形Delaunay三角剖分算法

提出一种适用于任意多边形(含岛屿或不含岛屿)的统一Delaunay三角剖分算法.该算法首先将带岛屿多边形的所有顶点统一构建基于多边形边约束的Delaunay不规则三角网(CD-TIN);基于三角形顶点绕向,提出了多边形域外三角形的判定法则,剔除CD-TIN中的域外三角形,实现了带岛屿多边形的三角剖分.实验表明,该算法在含有大量岛屿的带岛屿多边形三角剖分中具有很高的时间效率和很强的鲁棒性,并成功将其应用到基于剖面的三维矿体建模与可视化系统中,解决了含有夹石或孔洞的矿体剖面多边形三角剖分问题,具有一定的实际应用价值.     

高效构建Delaunay三角网数字地形模型算法研究

在对传统构建Delaunay三角剖分(尤其是分割－合并)算法进行分析的基础上,采用自适应格网划分方法对点集进行排序、分割,并按照逆序合并Delaunay子三角网,然后进行约束处理,快速、高效地实现了Delaunay三角网的构建;对Delaunay子三角网合并、地性线处理、平三角形处理等关键问题进行了描述。实测结果表明,该算法的时间复杂度接近于O(n）。     

地质模型网格剖分中Delaunay三角剖分算法的实现及优化

地震勘探方法的核心就是对地震波数据的采集、处理和解释，尽可能真实地反映地下的地质构造．整个勘探过程中，数据处理的难度最大，难点在于数据量大、运算量大．网格剖分由于其本身算法的繁琐和易错性成为整个数值模拟过程中的瓶径．选择并实现可根据少量的输入数据生成同时满足通用性与健壮性要求的网格数据的剖分算法具有重要实用意义．本文提出了地质模型数据不规则网格剖分算法的思路，并实现了经过优化的Delaunay三角形网格剖分算法。     

基于面积保持的Douglas-Peucker改进算法的多边形化简

面状数据的化简是空间数据多尺度表达和制图综合必须处理的关键问题,有些面状的地理要素要求简化前后面积保持一致,并且不破坏原来的拓扑关系.因此必须对原有的线化简算法做适当的改进.提出对要化简的多边形根据其与相邻多边形的邻接关系,对邻接线段分别化简,以保持原来的拓扑关系;并在采用Douglas-Peucker算法化简时,加入面积平衡的约束条件,构造"平衡线",使化简前后保持面积一致.通过对实验数据化简结果的分析,改进的算法能很好保持化简前后面积及拓扑的一致性,但较Douglas-Peucker算法化简结果,其化简率较小一些.     

基于改进约束Delaunay三角形算法的公路虚拟环境建模

针对目前公路设计缺乏公路CAD系统深层次支持的现状，提出公路虚拟环境的概念，以提高公路CAD系统对设计支持的深度和层次。对公路虚拟环境中的自然环境建模算法进行了研究，分析了基于约束Delaunay三角形（CDT）算法建模存在的问题，提出了改进约束CDT算法，建立的边结构解决了建模过程中拓扑更新问题。建立了基于删除操作的多层次细节模型简化算法。测试结果表明，该算法具有建模快、健壮性等优点，适合公路虚拟模型的建立。     

基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线骨架的地形重建算法研究

提出一种基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线特征骨架的地形重建算法,该算法利用各Delaunay三角形与其对偶Voronoi多边形之间的关系,能一步高效的提取骨架,再通过分析骨架点与主要地貌特征的对应关系,对骨架点进行插值,最后由提取的骨架及原有等高线共同建立新的TIN,完成整个数字高程模型(DEM)的生成。实验结果表明,该算法对修正TIN 中不真实的平坦区域有良好的效果,使得生成的TIN 能更准确地描述地形特征。     

一种基于二叉树的快速Delaunay三角网生成算法

提出了一种快速Delaunay三角网生成算法。算法采用分割合并的思想,首先对离散点按一定的阈值进行二叉树的分割,对每个叶子节点分别构建三角网,再从底向上进行合并具有相同父节点的块,在合并的过程中同时进行LOP优化,生成Delaunay三角网。在使用逐点插入法子块构网过程中,提出了一种三角形快速定位方法。最后通过和其他算法实验数据的比较,表明采用二叉树分块构建Delaunay三角网具有较好的效率。     

快速构建Delaunay三角网算法研究及OpenGL下三维可视化

对Delaunay三角网的构建算法进行研究。提出了一种基于网格索引的构网算法。借助于该算法的特点提出了一种新的点-块-三角形映射机制定位点所在三角形的方法。简化了三角网的优化过程,提高了三角网构建速度。同时在Open-GL开放式三维环境下,进行光照渲染等处理,实现了地形的三维可视化。     

一种处理交点退化现象的高效多边形裁剪算法

针对复杂多边形裁剪中出现的多边形彼此间重点和重边现象,提出了一种能够处理交点退化现象的高效多边形裁剪算法.该算法利用单向链表实现多边形的存储,同时基于单调链的平面扫描法求解多边形间的交点,减少了多边形顶点的遍历次数和求交次数;对于重点和重边现象,通过交点关联的线段间的方向关系判别交点的进出性;最后更新多边形顶点序列,获取裁剪结果.实验结果表明,该算法能够完成对含内环多边形的裁剪,在交点退化情况下也能获得准确的裁剪结果.且该算法裁剪效率较Greiner-Hormann算法大幅提高,具有很高的执行效率和实用性.     

Automatic Generation of 3D Building Models with Multiple Roofs

Based on building footprints (building polygons) on digital maps, we are proposing the GIS and CG integrated system that automatically generates 3D building models with multiple roofs. Most building polygons’ edges meet at right angles (orthogonal polygon). The integrated system partitions orthogonal building polygons into a set of rectangles and places rectangular roofs and box-shaped building bodies on these rectangles. In order to partition an orthogonal polygon, we proposed a useful polygon expression in deciding from which vertex a dividing line is drawn. In this paper, we propose a new scheme for partitioning building polygons and show the process of creating 3D roof models.     

GIS中基于拓扑信息的矢量图形叠置方法

针对GIS系统中实现无拓扑信息多边形叠置过程复杂的问题,提出了一种新的快速多边形叠置方法.通过在无拓扑矢量数据中局部引入拓扑关系,对同一结点连接的弧段,采用二叉树方法进行排序,构建最小多边形,完成无拓扑信息的矢量图形的重组,并对新算法与已有算法的结构进行了对比.研究结果表明,这种新的叠置算法实现过程简单,速度快,避免了全局构建拓扑关系数据量大、空间和时间关系复杂、维护和更新困难等问题.     

二维装配图的快递交点排序裁剪算法

提出一个任意多边形的快速交点排序线裁剪算法,该算法简单快捷,效率高,并将其成功用于工程装配图的二维消隐。解决了大多数算法将凹多边形裁剪分解为凸多边形处理存在计算时间长、难度大等问题。     

多边形内点自动生成算法的设计与实现

多边形内点可以用来关联多边形属性信息,也可以代表多边形构建多边形组群邻近关系。已有的多边形内点选取算法中,重点在于保证内点在多边形的内部,但是不能保证内点在多边形的中心区域,尤其是含岛屿多边形的情况,这时就不能有效地代表多边形建立正确的邻近关系。基于重心点算法、面积平分原则和移位处理,设计并实现了多边形内点自动生成算法。经实验验证,此算法能够保证多边形内点在多边形的中心区域。     

一种凸多边形的爆破网络等时线算法研究

本文从爆破网络等时线定义及等时线在爆破工程中的应用出发,提出了一种新的基于凸多边形的爆破等时线凸多边形三角插入算法,算法首先分层算法找出所有的由炮孔组成凸多边形,然后将内层的凸多边形运用三角形插入算法逐次插入到外层凸多边形,从而找出炮孔的等时线,最后采用贪心算法修正少数等时线交叉点。结果表明,此算法生成速度快,解决了爆破网络等时线出现交叉点的情况,具有实际的工程应用价值。     

一种基于特征的复杂平房顶建筑化简算法

基于特征分析的方法,对复杂平房顶建筑的综合算法进行研究,将建筑特征分为双边特征、三边特征和部件特征三类。根据各类特征的特点,设计具体的化简算子,在分析各算子之间关系的基础上,设计化简算法的一般流程。以两类典型建筑和建筑群为基础,对所提出的算法进行实验验证,当采用不同阈值进行化简时,建筑的主要特征均保持良好,综合结果合理,算法效率较高。     

基于边分类的三维模型外轮廓线抽取算法

根据三维模型面片的方向性对边进行分类，筛选出轮廓边即共享可见面与不可见面的边，大幅度地排除那些不可能成为轮廓线的边，筛选过程只是一种比较运算。算法L利用外轮廓线的连通性递归搜索邻接的轮廓边得到若干闭合回路和分离的轮廓边，最终得到外轮廓线，并且自动决定的闭合回路方向和回路之间位置关系决定了回路是否属于外轮廓线；对那些精度不高而可能造成闭合回路搜索失败的三维模型，算法C利用遮挡关系由模型的前向面片对轮廓边进行裁剪得到三维模型的外轮廓线。用四叉树结构对模型投影区域进行划分，尽可能地排除那些不可能对轮廓边有遮挡关系的前向面片，减少裁剪的比较范围，降低算法的复杂度。本文的方法快速准确，适应各类二维流形模型。     

避障问题最短路径的两级动态规划算法

研究了任意点对的平面避障问题.用凸多边形表示障碍物,凸多边形的集合构成障碍环境.在此基础上,提出了一种新的路径规划思路:对图结构进行扩展,用传统的Floyed算法进行一级规划;对传统Floyed算法扩展后进行二级规划,很好地解决了任意点对的平面避障问题.利用矢量间夹角的关系来判断障碍环境中点对的连线是否交叉于多边形.经理论证明和算例验证,该算法方便简洁,容易实现,表明了算法的正确性.     

基于细化和最小生成树的多边形主骨架线提取

现有的不规则多边形主骨架线提取方法存在设计复杂、执行效率低等缺点,对此提出一种基于细化和最小生成树的多边形主骨架线提取方法 .首先,确定多边形的最小包围盒,并在其中生成均匀分布、数值分别为0或1的点,运用细化算法提取多边形骨架;再利用Prim算法生成最小生成树;最后,计算最小生成树上的两个叶子节点间的路径长度,将长度最长的路径定义为主骨架线.实验结果表明：本方法提取出的主骨架线效果较好,具有一定的实用性.     

三维模型轴向体积分布特征提取及比较算法

在分析网格数据结构的基础上,提出一种提取任意三维网格模型体积分布特征的算法.该算法首先应用主元分析法确定模型的主轴方向,再以一组等距的平行平面从三个坐标轴方向对模型进行剖分处理,通过计算截面面积求得模型沿三个主轴方向的体积分布特征.模型在三个坐标轴向上的体积分布描述了模型的几何特征,通过体积分布特征数据得到不同模型间的相似性度量.实验表明,该算法程序运行稳定、快速,可用于提取具有任意几何和拓扑复杂性的各类网格模型的体积分布特征.