面向产品概念设计的三维草图技术研究

摘要

创新是产品设计活动的核心，它主要集中在概念设计阶段。在该阶段，作为设计师表达与沟通基本手段的草图设计，是创新探索过程中进行图形思维的重要媒介，是整个设计活动中将构思转化为可视形象的重要步骤。而传统的CAD具主要针对于详细设计阶段，不能满足概念设计的要求。 本文从草图本身出发，对计算机支持的三维草图技术展开系统的研究。主要包括计算机辅助三维草图技术的研究和发展现状、面向三维草图设计的笔式交互技术、基于草图的三维建模技术，模型的编辑修饰；设计开发了一个面向设计初期的三维草图设计原型系统。主要的贡献在于： (1)将基于笔划的手势交互技术引入到三维草图设计中，由简单的笔划命令取代各种复杂的交互操作命令。在矩阵编码手势识别方法的基础上，提出了基于局部匹配和规则匹配相结合的方法，提高了识别的效率，增加了手势的自由度。 (2)实现了基于轮廓建模和基于特征手势建模的三维建模技术，并对这两种建模方法进行了改进，从而改进了建模的效果。 (3)设计了三维草图设计原型系统，验证了三维草图技术的相关算法。

目录

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第一章绪论

1.1草图设计在产品概念设计阶段的地位和特点

1.2传统CAD工具的局限性

1.3计算机辅助三维草图设计技术的研究与发展现状

1.3.1三维重建研究

1.3.2自由形态建模的研究

1.3.3 CAD技术扩展研究

1.4三维草图设计工具的发展方向

1.5本文研究内容

1.6论文内容组织

第二章三维草图设计交互技术

2.1面向草图的笔式交互界面

2.2笔式手势技术介绍

2.3常见的单笔划手势识别技术

2.4基于矩阵编码的手势识别技术

2.4.1识别算法

2.4.2算法实现

2.4.3手势匹配

2.4.4匹配效率

2.5手势集的设计与实现

第三章三维草图设计建模技术

3.1常见的三维草图建模技术

3.2基于草图的三维建模方法

3.2.1基于轮廓的自由形态建模

3.2.2基于特征手势的三维建模

第四章三维草图模型编辑技术

4.1表面绘制和绘制线删除

4.2模型切割

4.3拉伸操作

4.4平整操作

4.5布尔操作

4.6表面细分

第五章三维草图系统的设计与实现

5.1系统简介

5.2系统体系结构

5.3系统数据模型

5.4系统设计实例

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

附录攻读硕士期间的科研成果