一种基于局部平均法向变形的网格参数化方法

针对有边界无边界的网格参数化问题, 提出一种局部平均法向变形的网格参数化方法, 以平均曲率流的方式为参考, 将顶点推向其邻居的平均位置, 使网格变形至平面或球面. 首先, 计算每个三角形邻居面的平均法向, 并以该法向为目标, 计算每个面法向变化的旋转矩阵; 其次, 基于Poisson方程将整个网格重新“缝合”, 通过优化拉伸能量, 计算顶点的新坐标. 交替迭代上述两个步骤, 将网格变形至常平均曲率曲面. 该算法与一般的基于能量优化的方法不同, 每次迭代只需求解稀疏线性方程, 因此可以快速处理大型数据集. 通过在形变过程中加入惩罚函数动态地调整全局平均法向量的权重, 避免了变形过程中三角形退化或翻转的问题. 实验结果表明, 与其他参数化方法相比, 该方法具有实用可靠、 计算效率高等优点, 并能在同一框架下计算低扭曲的平面参数化和球面参数化.     

基于Catmull—Clark细分的曲面裁剪运算

曲面裁剪运算是CAD/CAM领域最重要、最复杂的问题之一,四边形网格在工程CAD/CAM的实际应用中较为广泛.文中基于Catmull-Clark细分,提出一种对平面四边型网格进行操作的曲面裁剪运算:在细分曲面求交完成后,采用局部修改交点处的控制网格拓扑结构和局部修正控制网格顶点位置的方法,实现了对Catmull-Clark细分曲面的裁剪运算.文中还给出了控制网格上任意点在细分曲面上的位置计算推导、裁减算法流程与应用实例.     

闭曲面有限元网格生成的边界预调整方法

为使闭曲面相对其参数域具有边界完整性,确保波前法(AFT)生成网格的可靠性,提出了以参/虚边界补充为特征的闭曲面边界预调整方法,将闭曲面分割为一系列开曲面片,进而利用AFT法使网格在各开曲面片上分区域同时生成.该方法可使基于AFT法的曲面网格生成算法直接用于各种形式的闭曲面.     

基于离散化的复杂曲面建筑网格划分方法

为实现存在裁剪、孔洞的复杂自由曲面建筑网格划分,提出了一种基于离散的、以均匀性为目标的划分方法.将复杂曲面离散并缝合,形成由大量面片组成的离散曲面,作为多个参数曲面的一体化表示.采用改进的误差扩散算法,在离散曲面上按一定的密度进行初始布点.采用基于空间距离的粒子动力松弛算法对点云进行初步均匀化,并应用基于曲面距离的k均值算法进行再次均匀化.对均匀的点云求曲面距离的Voronoi图,并获得相应网格.对网格进行拓扑优化和光顺优化.算例表明,本文算法可有效处理存在裁剪、孔洞的复杂自由曲面,并得到均匀光顺的三角网格.     

基于曲率和面积的二次误差测度网格简化算法

在经典的二次误差测度(QEM)简化算法基础上,将离散曲率和面积引入到边收缩代价计算中,提出了一种基于离散曲率和面积的二次误差测度网格简化改进算法.该算法既考虑了离散曲面在各顶点附近的弯曲程度,又考虑了曲面的几何形状特征.为保留模型的原始边界特征,规定不对其边界进行简化.试验结果表明,改进算法在网格简化过程中保持了原有算法运行速度快的优点,且简化模型能合理地分配网格,并更好地保持了原始模型的重要特征.     

基于气泡吸附的自由曲面三角形网格生成方法

为了满足自由曲面网格结构对网格均匀性的要求,提出了一种自由曲面的三角形网格自动生成方法——空间气泡法.首先,按一定规则在曲面上布置适量的网格点;然后,将网格点模拟为大小相同的弹性气泡,引入气泡间的相互作用力,得到各气泡的运动控制方程,并利用Velocity-Verlet算法求得气泡系统的平衡状态;接着,通过求气泡中心点的三维Voronoi图与曲面的交线得到曲面上的Voronoi图;最后,对曲面Voronoi图做对偶变化并删去冗余边,得到曲面上的Delaunay图,即所求的三角形网格.算例表明:该方法自动化程度高,适用范围广,生成的网格规整、均匀,为网格结构的设计提供了便利.     

分布于空间曲面上的三维等值线的生成

本文提出了一种分布在空间曲面上的三维等值线的生成算法。该法首先用双参数曲面插值法来拟合所需曲面，曲面以双参数网格线表示，网格线的交点形成网格点阵；其次，按某个视线方向从该点阵中删除被背景曲面自身遮挡了的点；然后，从背景曲面的边界到内部逐个地搜索定义于背景曲面上某物理量的等值点，并按一定的规则将其连成等值线；最后，再按前述视线方向将等值线连同曲面网格一起投影到显示平面上。     

保细节的基于曲面控制的网格变形

综合考虑微分域网格编辑方法在细节特征保持方面的优势以及细分曲面的任意拓扑适应性,提出一种基于曲面控制的网格变形方法.以流形网格上的离散泊松方程为理论基础,在指定变形区域模型表面设计细分曲面作为变形控制曲面,并将对它的编辑操作映射为对变形区域网格的梯度场操纵,最后通过泊松重建得到变形后的网格模型.文中变形方法克服了传统参数样条曲面难以贴合任意拓扑物体外形的缺陷,可以有效保持物体的细节特征.     

基于坐标测量机的曲面自适应采样的网格生成

自由曲面的数字化是自由曲面重建的关键技术之一,如何在三坐标测量机上合理对自由曲面进行采样,将关系到曲面重建精度和测量效率等重要问题,作者提出以物体重心坐标为数学模型的采样算法,该方法具有保存曲面拓扑信息和网格自组的功能,能够较准确地反映曲面的形状特征,同时对算法得到的网格数据进行了分析和处理,为坐标测量机的采样提供了一条简洁而高效的途径。     

三维CAD曲面四边形网格划分及局部加密技术

利用ＣＡＤ与ＣＡＧＤ系统中三维自由型曲面造型的数学方法,根据曲面上网格剖分的密度要求及曲率变化,先在定义曲面的参数平面域上生成密度可变的全边形网格,然后利用曲面方程将参数域上的网格映射到曲面上。实现了任意自由型曲面密度可变的全四边形网格剖分。为有限元分析系统与ＣＡＤ几何造型系统的集成提供了一种高效,可靠的前处理手段,输入数据是ＣＡＤ或ＣＡＧＤ系统中曲面的控制顶点或插值边界。该方法运算速度快,效率高