面向虚拟雕刻的几何建模的关键技术研究

摘要

虚拟雕刻是运用计算机技术，在虚拟现实环境下进行三维模型的雕刻。它结合了计算机辅助设计和雕刻建模的优势，在工业设计、艺术设计以及计算机动画等方面有着广阔的应用前景。
　　论文主要对面向虚拟雕刻的几何建模的关键技术进行了研究。基于对各种几何建模关键技术以及三维图形仿真模型的关键技术进行研究，我们首次提出了基于扩展八叉树模型的虚拟雕刻几何建模。
　　论文的具体内容主要包括以下几个方面：
　　（1）采用边界表示法对刀具建模，同时为了丰富刀具实现雕刻形式的多样性，采用通用刀具模型，我们可以通过定义相关参数得到需要的刀具。
　　（2）基于传统的八叉树模型的基础及特点，引入了扩展八叉树模型以及相应的数据结构。实现了边界模型或者CSG模型向扩展八叉树模型的转换算法。并针对模型转换中，特殊情况下几何元素的处理提出了改进方法，提高了模型转换的精度。
　　（3）采用了基于扩展八叉树的雕刻算法，实现了刀具扫描体的边界模型与毛坯的扩展八叉树模型之间的雕刻运算。并在雕刻算法的实现过程中，首次提出了临时结点的概念，简化了毛坯扩展结点与扫描体之间的雕刻运算，提高了计算速度。
　　（4）根据虚拟雕刻特点，在处理雕刻结果时本文提出了简化以及分步处理的方法，这样在符合精度要求的情况下，提高了雕刻结果处理速度，同时也提高了雕刻操作的连续性及显示的实时性。
　　（5）根据每次雕刻后得到的数据，本文还实现了局部更新技术，并结合OpenGL的双缓存技术和显示列表技术，大幅度提高了图形数据处理和刷新速度，保证了每帧数据图形绘制的连续性和完整性。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与章节安排

1.4本章小结

第二章 几何建模理论基础

2.1引言

2.2三维几何造型方法概述

2.3三维图形仿真模型概述

2.4本章小结

第三章 几何建模模块设计

3.1引言

3.2总体模块设计

3.3 基本实体的建模模块

3.4雕刻实现模块

3.5 实时显示模块

3.6 本章小结

第四章 基本实体建模

4.1引言

4.2通用雕刻刀具模型

4.3刀具扫描体建模

4.4毛坯的几何建模

4.5 本章小结

第五章 基于扩展八叉树的模型表示

5.1引言

5.2传统八叉树模型

5.3扩展八叉树模型理论基础

5.4边界模型转换成扩展八叉树模型

5.5 CSG模型转换成扩展八叉树模型

5.6本章小结

第六章 虚拟雕刻几何建模的实现

6.1 引言

6.2相交结点的查找

6.3相交毛坯结点与扫描体的雕刻运算

6.4局部更新技术

6.5实例与分析

6.6本章小结

第七章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 后续展望

参考文献

致谢

在学期间研究成果及发表的学术论文