反求工程中散乱点云数据的自动分割与曲面重构

提出了一种在反求工程中对散乱点云数据进行自动分割与曲面模型重构的方法．建立了散乱点云数据之间的拓扑信息，对点云数据进行三角剖分重构网格曲面模型．基于网格曲面求解点云数据的曲率极值，提取边界点云，进一步拟合成边界曲线．利用边界曲线将整个点云自动分割，每一片点云采用二次曲面或自由曲面进行拟合，对于二次曲面可以根据参数自动确定曲面类型，最终得到完整的CAD模型．用一个鞋跟模型的实例证明了该方法的有效性．     

髋臼周围截骨术中球面软骨层的动步态接触数值模拟

数值分析已应用于髋臼周围截骨术的模拟中,以 模拟增生性髋关节接触应力集中的改善。由于很难从CT或MRI图像中分割软骨层,因此假定髋关节模型为简单的完美球窝形关节。本研究的目的是通过数值模拟接触分析来阐明球面软骨层建模方法,模拟髋臼周围截骨术中动步态的软骨层接触压力和接触面积。并通过旋转截骨段模拟髋臼周围截骨术。数值模拟结果表明,在球面软骨层模型中观察到相对连续的接触压力分布和较低的峰值接触压力,球面软骨层建模方法能合理的反映软骨层接触压力。髋臼周围截骨术后能明显的改善软骨层接触压力分布,从而为髋臼周围截骨术提供生物力学参考数据。     

基于单目视觉测量的数字化人体模型重建

针对一套基于单目视觉的双扫描头人体扫描系统所获取的三雏原始点云数据,提出一种人体曲面模型重建方法.该方法首先将获取的扫描线点云构造为切片数据的形式.将人体数据分割为肩头部、躯干、左右手臂及左右腿6个部分,并对点云中的孔洞进行了填补;通过相邻轮廓线同步前进法构建连接人体相邻截面的三角网格,并对分割后的几个部分进行拼接得到人体曲面模型.所建立的模型为后续进行虚拟试穿等提供了前提.     

基于3D-CT图像的髋脱位定量智能诊断方法

根据正常状态下股骨头与髋臼月状面所在球面同心的原理,结合三维图像分割与球面拟合两种主要思想以及细节的算法处理,提出一种有效的髋脱位定量辅助诊断方法.首先将髋臼与股骨头三维分割,获取各自的独立数据;提取髋臼与股骨头表面数据并剔除误差点后,利用最小二乘法分别拟合出股骨头表面和髋臼月状面所在的球面,并通过两球面的球心距数值确定髋臼是否脱位.实验结果表明,此方法判断结果有效,同时可计算出髋臼复位需要移动的距离,提高诊断精度.     

基于剔除拟合的股骨头修复建模

提出了一种可以获得目标病例健康时股骨头模型的新建模方法.通过CT扫描获得髋骨部位的序列断层图像,利用一种精确的自动分割方法提取图像中的髋臼轮廓.针对髋臼的特殊结构,使用辐条式采样法得到髋臼凹面的空间坐标点集.剔除坐标点集中的误差采样点.采用闭合形式解的最小二乘法拟合原始股骨头球面模型.通过对2例不同坏死程度的男性患者进行修复实验,证明此方法可以良好地还原坏死的股骨头模型,既为骨科临床中的精确手术定位提供了理论模型,又为针对个体化制造的人工假体生产提供了新的实践方法.     

基于APDL的桥梁参数化建模方法

以混凝土斜拉桥A字型桥塔为例,基于APDL语言研究桥塔有限元参数化建模方法.首先研究相关特征提取算法,提取斜拉桥点云模型特征点;然后使用ANSYS软件,建立桥塔有限元参数化模型;最后分析模型结构,建立相关数学约束关系.该方法实现了对有限元模型的参数化控制,缩短了有限元模型建立的周期.     

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.     

基于激光扫描的人脸软组织三维重建研究

提出了基于激光扫描技术进行人脸软组织三维重建的方法.首先采用激光扫描系统对人脸进行扫描,然后利用采集的点云数据,通过计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)中的反求工程方法,建立面部三维曲面模型.通过重建的模型与原始点云数据进行比较分析可知,面部轮廓的反求精度可达0.30～0.02 mm.利用本文所提出的面部软组织重建方法,可以为颌面外科与面部正畸研究提供三维研究模型.     

织物二维场景模拟软件的开发

根据实际纺织CAD中对纺织产品效果模拟的需要,开发了一种织物二维场景模拟软件.利用双线性插值法进行网格划分,运用此算法实现操作简单的曲面模型建立功能,减少了曲面模型建立中的人工操作,提高了曲面模型建立的效率.本系统运用纹理映射和计算机颜色模型等原理,利用双线性纹理映射方法,推导出一种便于编程、快速的插值方法,再采用像素点颜色合成的方法,将目标区域与纹理图像相应像素点的饱和度与通过一定比例结合在一起得出目标区域中各点的最终颜色值,较好地解决了纹理映射中的亮度补偿参数问题,避免了由于人为原因而造成的模拟失真.     

基于逆向工程的曲面模型重构及误差分析

研究了逆向工程模型重构、误差分析理论和应用技术.以发动机前主轴承盖为研究载体,使用逆向造型软件Imageware进行了模型重构和误差分析工作.运用三坐标测量机INFINITE对样件进行非接触测量获取其外形点云数据,对点云数据进行了合并、去除噪声点、取样等处理,在此基础上进行了不同的方法曲线和曲面重构,并将构建出的模型与原始点云对比,进行误差分析得到合理的误差结果,建立了指定误差范围内的曲面模型.     

对Bezier曲面和B样条曲面之间过渡曲面构造问题的研究

提出了张量积Bezier曲面和B样条曲面的过渡曲面的算法,并且对于双三次张量积B样条曲面和双三次张量积Bezier曲面给出了计算实例,验证了算法的可行性。     

自由曲面造型中曲面信息的表示与分析

简要地介绍了NURBS对于自由面的造型方法，并在此基础上研究了曲面上信息的输入处理、信息的分析，如曲率、法矢、挠率等的获取，最后对曲面的光顺性进行初步探讨。     

空间离散点曲面的疏密三角划分

提出了一种空间离散点曲面的疏密三角划分方法，通过限定相邻三角片的法线夹角，间接控制曲面曲率变化，实现疏密三角划分。实例表明，对于离散数据较多的曲面插值，在确保插值曲面均匀、光滑的条件下，能有效减少数据点，从而减少了计算量，此方法简便、易行。     

贝塞尔曲面在绘制犁体曲面图形中的应用

本文利用贝塞尔曲面描述了犁体曲面并编制了绘制曲面图形程序。设计者给出一组4×4方阵,即可输出犁体曲面的轴测图、向视图及犁体曲面的特性曲线等,为犁体曲面图形绘制提供了一种简便,直观的方法。     

表面系统的基本热力学性质

本文从热力学基本方程出发,对液体表面系统进行了深入研究,具体计算了该系统的自由能、熵、内能、焓、吉布斯函数和定面积热容量,并详细推导了它对应的麦氏关系。     

表面三维形貌参数及其评定

表面三维形貌的评定是表面计量学中的一个重要课题。本文在一般表面的数学模型的基础上提出了一组表面三维形貌参数,并利用相应的测量与处理系统实测了多种典型加工表面。文中列举了实测结果并将轮廓参数与三维形貌参数进行了比较。     

环面构造管道拼接曲面的方法及其连续性

讨论了当给定管道截面为椭圆、并且给定截面与管道轴线不垂直的情况下 ,利用椭圆环面实现两椭圆柱面间光滑过渡曲面的构造方法 .当生成椭圆环面的运动轴线与给定管道轴线为一阶几何连续时 ,可使椭圆环面与给定管道达到一阶几何连续 ;当轴线为二阶几何连续时 ,曲面可以达到二阶几何连续 .并且还对于用法向环面构造过渡曲面的连续性做了进一步的分析 .     

滚 球 曲 面 的 代 数 性

证明由两个代数曲面所确定的滚球曲面仍是代数曲面     

绘制3D图形时面与面的熔接处理

较为详尽介绍了述了用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ６．０绘制３Ｄ图形时的一个关键步骤：面与面的熔接处理的几种绘制方法。     

一类极小曲面造型设计的新方法

基于孔斯曲面定义了一种新的可以插值任意边界的孔斯-B样条曲面,利用改进的平均曲率流的方法提出构造极小曲面造型的新方法,并通过数值例子证实了该方法的有效性.