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LOD的多边形网格简化算法的优化

介绍了LOD的多边形网格简化算法，通过对LOD的多边形网络简化算法的改进，从而能有效地加速复杂场景的渲染，不仅能实现连续的转换LOD模型，而且能提高虚拟环境中实时仿真的效果。     

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%.     

基于区间映射的约束拓扑关联规则挖掘

 针对现有拓扑关联规则挖掘算法不能够有效地提取长频繁约束拓扑关联规则,提出一种基于区间映射的约束拓扑关联规则挖掘算法,该算法适合挖掘带约束空间布局关系的长频繁拓扑关联规则;该算法用区间映射法的下行搜索策略产生候选频繁拓扑项目集,利用逻辑"与"运算计算拓扑关系事务的支持数.实验证明在挖掘长频繁约束拓扑项目集时,该算法比现有算法更快速更有效.     

三维地质界面建模关键算法研究

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。本文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。     

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。     

基于纹理图像与网格协同优化算法的三维模型压缩

该文提出一种基于纹理图像与网格协同优化算法的三维模型压缩简化方法,在不降低三维模型视觉显示效果前提下,压缩三维模型数据。首先,对原始模型进行重网格化,获得具有规则拓扑结构的多分辨率网格;其次,结合模型网格提取纹理特征点,依据特征点确定图像有效区域;最后,利用嵌入式零树小波算法对图像进行编码和解码操作,实现对三维模型的压缩简化及图像重建。实验证明,该方法提取的图像有效区域更快捷、压缩率高、细节丰富。     

约束Delaunay三角剖分与有限元网格自动生成

鉴于Ｗａｔｓｏｎ算法不能处理约束问题，提出了一种约束Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分新算法忝功地用于有限元网络自动生成过程之中。并通过采用一种新的数据结构，实现了新节点的快速插入，计算效率和网格质量都较高。     

一种基于重新划分的三角形网格简化方法

提出了一种基于重新划分的三角形网格简化算法。该算法的基本思想是:根据模型特征或由用户定义一定数量的新点,再根据某些原则将新点分布到原模型上,生成一个中间网格。然后移去生成的中间网格中的旧项点并对形成的多边形区域进行带约束的三角剖分,最后形成以新点为顶点的三角形网格。     

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.     

基于GIS的有限元前处理技术

应用Delaunay算法完成了三角网格的自动生成，网格具有较好的质量。将径向基函数方法应用于地学模拟插值数据的自动生成，提高了插值数据的质量和程序的实用性。利用VC＋＋编程环境及MAPGIS的二次开发接口完成了有限元前处理的程序设计，在GIS环境下实现了有限元前处理工作的自动化和可视化，为有限元前处理工作提供了一个新手段。     

改进的基于包含约束的指针分析法

针对基于包含约束的指针分析法存在的主要问题是包含约束语言的限制性和约束图的简化,提出了一个基于包含约束语言的指针分析算法。首先对包含约束语言进行扩展,使其不再局限于几个基本形式,并进一步给出约束传播规则;然后一次性构建约束图,图中不再存在复杂边,整个分析过程由动态转化为静态;最后,提出一个算法对简化的约束图进行分析,得到指针信息。实验结果表明,该算法能够精确地分析出一个指针的任何级别脱引用的指向信息。     

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.     

带断层约束的Delaunay三角剖分混合算法

三角剖分是构建高精度数字高程模型(DEM)的基础,在各个领域都有广泛的应用。特别是在约束数据域下的Delaunay三角剖分更具有重大的研究价值,前人已经做了大量的工作,并提出了一系列经典的剖分算法。在对传统算法进行研究与分析后,总结了传统算法的优缺点,结合了逐点插入法、三角网生长法以及分治法的思想,提出了一种高效的、带断层约束的Delaunay三角剖分混合算法。该算法在建立无约束的DT(Delaunay Triangulation,DT)网格的基础上通过嵌入加密后的断层数据来实现带断层约束的CDT(Constrained Delaunay Triangulation,CDT)网格。通过实例比较,说明了混合算法在构网质量和时间效率上都优于传统算法。     

角度约束路径法的网格曲面兴趣区域边界快速交互选取

提出角度约束路径法,快速获取三角网格曲面上任意两顶点间一条由网格边所组成的路径.该算法是一个从起始点开始不断向前传播的过程,计算量仅与两顶点间的曲面区域有关,故算法的时间复杂度(O(n))优于Dijkstra算法(O(n log n)).试验结果表明:角度约束路径法的执行快速、有效;基于该方法可实现三角网格曲面兴趣区域边界的快速交互选取.     

基于三角面片顶点均值的网格编辑方法

针对虚拟整形手术中待整形部位的三维模型曲面编辑问题,提出一种基于三角面片顶点均值网格编辑方法.该方法在保留网格原有拓扑结构的基础上,保持了网格曲面的原有曲率,实现了快速有效的局部网格编辑;结合网格细分方法实现在不同分辨率下对网格曲面进行整体编辑.同时,为了增强网格模型显示的真实感,通过网格简化、网格平滑、网格数据点法向量计算、纹理贴图等方法,对网格模型进行优化,提高了整形后网格显示效果.实验证明,该方法交互方式简便,变形效果较好.     

利用顶点预测方法实现三维网格的保形简化

针对产品的三维表面用三角网格来表示时,三角形数量巨大的问题,提出了一种基于顶点预测的三角形折叠简化方法。首先根据网格模型的每一个顶点与其周边元素之间的几何拓扑关系,运用投影预测方法来预测三角形折叠的折叠点坐标,然后运用线性插值算子对折叠点坐标进行调整。为进一步保证简化后模型的质量,在采用距离误差控制的同时,引入了角度误差控制方法。实验结果表明,该简化算法在减少模型的三角形数量的同时,有效地保持模型特征,保证了模型表面的光顺。     

一种基于Dijkstra算法的三角网格地表模型算法

对二维地表模型运用Dijkstra算法求解最短路径时,为了减少计算量,需要对模型进行简化后,才开始进行Dijkstra算法的求解,所以结果并不符合实际地表情况。不在模型上进行任何简化,而是直接在模型上划分三角网格来处理最原始的模型。然后用基于Dijkstra算法和矢量夹角的三角网格地表模型算法求解最短路径。通过此算法完成了一个实例的最短路径求解。结果表明,采用文中算法所得到的结果符合Dijkstra算法求得的路径和实际情况,而复杂度并没有因为未简化模型而大幅上升,并且算法具有效率高、复杂度低、稳定性好等优点。     

基于特征保持和三角形优化的网格模型简化

在已有的以几何误差最小化为准则的边折叠简化算法的基础上，提出了一种新的三角网格模型简化算法．通过分析网格模型中顶点超邻域的二次误差矩阵，对模型上的重要细节特征进行定位，实现了网格简化过程中细节特征的保持．同时，在边折叠的代价函数中考虑新生成三角形的空间形状优化，并改善了简化序列的构造．算法既保持了边折叠算法快速的优点，又满足了对逼真度和网格质量的较高要求．     

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...