一种新的点云模型控制网格的生成方法

控制网格是三维模型表示成位移细分曲面的关键.针对采用紧缩包围盒方法在处理表面有大凸大凹的点云模型时所出现的问题,提出了一种新的从点云模型中重建其表面控制网格的方法.该方法首先将点云的包围盒均分为n×n×n个小体元,然后,通过一种类似三维种子填充的算法对点云外部的小体元做上标记,并删去这些小体元,最后从剩下的体元外表面上产生一个初始的控制网格.实验结果表明,该方法不仅能快速地产生位移细分曲面的控制网格,而且能更好地逼近于原模型.     

基于微分流形的NURBS曲面重建

为了提高大规模散乱点云重建的效率和精度,提出了一种基于微分流形的NURBS曲面重建算法:首先依据包围盒中的点云主曲率的Hausdorff距离提取特征点,在保证精度的前提下最大限度保留点云拓扑特征;其次在NURBS曲面重建算法中引入微分流形,使用测地线距离来构造曲面的基函数,从而实现了对曲面顶点的自由控制;最后归一化基函数得到单位分解,复合单位分解得到完整曲面模型.实验结果表明,该算法在大规模点云数据的重建中优势明显,且达到了效率和精度的均衡.     

CAD数据修复中寻找相邻曲面的空间包围盒算法

提出了基于ACIS平台寻找相邻曲面的算法,首先对读入的模型的所有曲面求出其空间包围盒,然后对每个曲面的每条边求出曲线的空间包围盒,利用空间包围盒是否相交确定是否可能相邻,最后运用边界匹配算法确定曲面的相邻关系.该算法思想简单,易实现.     

直线与高精度细分曲面交点快速计算方法

为解决直线与高精度细分曲面求交效率低和稳定性差的问题,利用细分曲面网格拓扑结构特性,研究直线与Catmull-Clark细分曲面求交的高效方法.首先,构造一个新的数据结构,实现Catmull-Clark细分曲面的分片表示.然后,对每个细分曲面面片创建轴对称包围盒,结合包围盒干涉检测技术,快速排除不与直线相交的细分曲面面片,根据细分曲面面片网格拓扑结构特性,提出细分曲面面片多级分割技术.最后,通过一定级别的分割并结合轴对称包围盒干涉检测技术,快速锁定与直线相交的四边形面片并获得交点.     

柔性织物曲面的碰撞检测

碰撞检测是计算机动画领域中的瓶颈问题之一，对该问题的解决直接影响到动画的实时效果。本针对柔性曲面碰撞检测的特点，提出了一种基于二叉树剖分技术，融合层次包围盒技术的碰撞检测方法。该算法，化完整曲面为独立且相关的子区域进行碰撞检测，并构建碰撞体的层次包围盒，采用递归的方法快速定位碰撞区域，再进行精确碰撞检测。算法在做精确检测之前排除了大部分不产生碰撞的元素，并且无需耗时更新层次结构，从而提高了碰撞检测的整体效率。     

近似凸包自适应包围盒碰撞检测方法

针对虚拟装配环境中包围盒碰撞检测存在检测精度差和效率低的问题,设计了粗精结合的分层检测方法。粗检测阶段,采用基于八叉树的球形包围盒进行检测,初步剔除明显不发生碰撞的对象。在精确检测阶段提出近似凸包自适应包围盒算法,基于近似凸包思想提取贴合模型外壳顶点集求解协方差矩阵计算最小包围盒,解决传统方向包围盒算法因三角形面片的尺寸不均匀、导致构造包围盒方向偏移的问题,且构造时间较传统方向包围盒缩短了66%。最后在Unity3D中以液压调平举升平台各部件为研究对象进行实例验证,实验结果表明,本文研究的方法能构造出比传统方向包围盒更加紧密的包围盒,在装配实验执行时间上比使用传统方向包围盒碰撞检测算法加快了22.2%,比使用轴对齐包围盒碰撞检测算法加快了17.4%,能够满足虚拟装配中碰撞检测效率高的要求,且符合使用者实时的自然交互习惯。     

基于NURBS曲面间的最短距离分裂算法的研究

针对非均匀有理B样条（NURBS）曲面间的曲面分裂算法进行了改进。首先插入几何意义较为清楚的控制顶点,反算出要插入的节点,再采用节点插入技术将曲面细分,然后为逐步细分的曲面控制点用增量算法建立凸包围多面体,用求解凸多面体之间的距离的GJK算法代替了包围盒算法,并且使用“一致代价搜索法”的思想改进搜索算法,提高了算法的逼近精度和速度。     

一种三维点云聚类算法的研究

在重构曲面之前,需要对点云数据进行聚类处理,以保证后续3D重建工作准确、高效地进行。基于采用传统的聚类方法处理立体视觉形成的海量数据所存在的计算与存储瓶颈问题,提出一种新型的聚类算法,即基于包围盒的密度聚类算法。它首先利用包围盒算法对给定的海量点云进行过分聚类,然后对每个过分簇求中心,用中心点代替过分簇,最后在过分簇的级别上进行基于密度的聚类来完成对整体的聚类。结果显示该方法能够有效地实现海量点云的聚类,突破计算瓶颈。它实现了原始点云的大量删减,简化率高达96.75%,并最终在过分簇的级别上将原始点云分为5类。     

基于散乱数据的层次B样条曲面重构与优化

运用B样条曲面的表示方法,构造了初始B样条曲面网格控制点逼近散乱点集,在此基础上构造包围盒进行局部搜索,用于误差检测,将查找问题转化为计算问题;并采取单元凝聚方式处理小单元,减少了误差超限的子区域个数,最后在误差超限的子区域内优化曲面.由粗糙到精细,实现了散乱数据的曲面重构与优化.该方法在误差检测和区域处理上进行修正,从而加快了搜索速度,简化了计算.算例表明,算法简单易行,逼近效果良好.     

基于圆柱体包围盒母线的快速碰撞检测算法

针对传统平表面包围盒对圆滑表面包围不紧密的问题,提出一种基于圆柱体包围盒的碰撞检测算法.该算法先检测端面圆片相交,再求出两圆柱的相对角度,最后求二者最靠近对方的母线并用于进行碰撞检测.实验测试表明,在对相同柱状形体进行检测时,该方法较传统的平表面包围盒检测方法在速度和精确度上均有明显提升.