三角网格模型

摘要： 针对目前大规模三角网格模型拓扑重构效率低的问题,本文提出一个基于内存映射和多线程的三角网格模型快速拓扑重构方法。基于内存映射技术将STL网格文件分段映射到进程的虚拟内存空间中,再通过多线程编程,并行分段读取文件三角面和实施基于面的三角网格模型拓扑重构,对重构模型公有数据实施加锁和解锁机制,确保并行重构有序安全操作。经过对多个模型的实验,验证了该方法的有效性,并且相对于传统方法重构效率得到了较大提升。

摘要： 为提高3D打印处理流形网格和非流形网格的切片效率和准确性,提出一种基于节点度的高效切片方法。首先对三角网格模型进行正则化处理和优化排序,然后根据三角片与切平面的关系提取每层的相交边集合,并将相交边关系映射为无向图,最后基于图的节点度特性判断切片轮廓的封闭性和自交性,并利用路径规划技术对不同类型无向图进行拓扑排序以构建有序轮廓路径。对各种类型模型进行切片实验测试,结果表明,所提方法对流形网格和非流形网格均能产生正确的有序切片轮廓,与现有国外切片软件相比,运行效率和准确性有显著提高。

摘要： 提出一种圆锥体组件加工信息快速高精度检测与生成的方法。首先,使用Delaunay网格划分法对圆锥体组件点云数据进行处理,得到其三角网格模型;其次,利用最小二乘拟合方法计算圆锥体组件点云数据各空间点最近邻域平面及其法向量,并构建空间点与法向量之间的映射关系,再根据该映射关系提取锥角;最后,通过对圆锥体组件点云数据的整体形貌分析提取锥高,利用锥角与锥高之间的关系计算出底面圆半径,通过计算的方式快速得到圆锥体组件的高精度加工信息。实验结果表明:该方法与几何测量方法相比,圆锥体组件的锥角θ、锥高h和底面圆半径r的误差分别降低了77.64%、70.53%和73.48%,时间减少了81.74%,能够实现圆锥体组件快速高精度加工信息检测与生成。

摘要： 三角网格分割是三维模型处理中一项重要的工作,通过VSA(variational shape approximation)方法分割的结果可以用于轮廓线的生成、模型重建等工作,但由于其种子点选取的随机性,直接通过VSA方法进行不同类型的网格划分会存在划分粒度、划分策略不确定的问题.文章针对三维模型轮廓线提取,基于VSA方法,提出一种三角网格分割中种子点的优化采样算法,通过优化种子点的位置和数量,提升分割效果,生成质量较高的轮廓线.通过对多个模型进行试验表明,利用文中提供的种子点优化采样方法,可以保证在种子点数量尽可能少的情况下,重建质量较高的模型.

摘要： 针对以三角网格模型重构为基础的工序模型自动构建模式,提出了一种面向仿真结果的三角网格模型缺陷修复方法,以实现网格模型质量升级.该方法将模型缺陷分为模型错误与切削残留缺陷,总结缺陷识别方法,并分别设计算法修复模型缺陷.以此开发了模型修复工具,通过实例验证了该算法可修复网格模型缺陷.

摘要： 针对现有三角网格模型块分割方法普遍存在计算复杂度高,无法体现工程意义,综合效果不理想,不满足Web环境下高效快速分割等问题,提出一种面向Web环境的简单高效的三角网格模型分割方法.根据高斯曲率和平均曲率特性划分出网格模型的凹区域,在凹区域中依据最小负曲率阈值提取凹特征区域,结合区域中心特征线提取方法以及边界线闭合和优化算法构造出闭合分割线,通过分割线将三角网格模型分割成有意义的分块.依托开源数字几何处理软件MeshLabJS,运用WebGL的几何处理及图形渲染功能,在普林斯顿标准数据集和COSEG形状数据集上进行算法测试,验证所提方法能够在Web环境下快速、高效、有意义地分割三维模型.

摘要： 在增材制造、逆向工程等领域,广泛存在包含大量甚至海量数据的三角网格模型.为便于存储并提高处理效率,经常需要进行网格模型简化.但在网格简化过程中存在特征保持、简化率和简化效率冲突的问题,为更好地平衡简化结果和简化效率,提出了特征保持的混合折叠算法.在基于曲度精确计算新顶点、最大距离高效计算折叠代价的基础上,对边界特征区域和非边界特征区域采用边折叠方式进行保特征简化,对非特征区域则采用三角形折叠方法进行高效简化,最后通过偏差和网格正则度对简化结果作出误差评价.算法实例表明:混合折叠算法的模型细节特征保持较好,简化前后变形较小且效率适中.

摘要： 本文介绍了一种基于三角网格模型的剖切轮廓自动补面算法,包括:建立三维拓扑数据结构,记录三维模型的几何信息和拓扑信息;在三维模型的投影面上定义切割路径和切割方向,自动生成三维模型的切割面;切割面与构成物体的三角面片进行相交运算,形成离散的线段集;对切割面上的离散线段集进行追踪拟合,得到物体的封闭轮廓线,确定轮廓线的包含关系;对封闭轮廓线的包围区域进行三角剖分,生成实体的剖面图。本文的算法实现了虚拟现实环境下三维模型的实体剖面、自动补面和材质继承,既能够在虚拟现实环境下准确可视化的描述三维模型的实体剖面,又可相对准确的继承材质纹理,且同时具有较好的实时性。

摘要： With the development of intelligent,automatic driving and new energy,it is an important trend to adopt full digital 3D instrument clusters.In this paper,a new design method of 3D instrument clusters which based on multi-core Cortex-A9 is proposed.According to the key technical problems in the process of rendering deformation and jagged edges,a patch segmentation method at the high curvature where the 3D model is locally changed and uses the parameterization method of the Least Squares Conformal Maps is proposed,which inhibited the deformation at the same time,and improves the visualization of the 3D Automotive Instrument effect.Experiments show that,not only is verified in MATLAB,finally,taking the electric vehicle application scene as an example,this method can well show the texture details of Instrument Clusters,but also is implemented in OpenGL|ES technology under embedded Linux environment and displayed on the TFT-LCD.In this paper,the triangular mesh model of texture mapping technology will be used,so that the Full Digital 3D Automotive Instrument Clusters has a sense of reality and improves the rendering speed.%随着汽车向智能化、自动驾驶以及新能源的不断发展,采用三维全液晶仪表成为一个重要趋势.本文研究提出一套基于多核Cortex-A9的三维汽车全液晶仪表盘设计方法,并针对渲染过程中出现的形变和边缘锯齿等关键技术问题,提出一种基于三角网格模型的面片分割方法,即在三维模型局部变化的高曲率处进行面片分割,并利用最小二乘保角映射的参数化方法,有效抑制了纹理映射后模型的锯齿现象,提高了三维全液晶仪表的视觉效果.实验证明,该方法很好地表现了三维全液晶仪表的纹理细节,本文在MATLAB上对算法可行性进行了验证.最后,以电动汽车应用场景为例,在嵌入式Linux环境下应用OpenGL[ES技术对模型进行了算法实现,并在TFT-LCD上进行三维渲染显示.本文运用的三角网格模型的纹理映射技术,使三维全液晶仪表具有真实感,并提高了渲染速度.

摘要： 特征边界边识别是复杂三角网格模型后续应用的基础,采用单一阈值和判定规则很难识别符合实际要求的特征边。对特征边界线的几何特征的深入分析,基于机器学习的方法,提出和实现一个基于学习的三角网格模型特征边界边识别方法。该方法将特征边界线识别形式化为三角边的分类问题;分析和构建了一个由三角边两面角、边顶点邻域曲率及形状直径等特征组成的17维特征向量;通过人工标注获取特征向量训练数据集,训练通用BP-AdaBoost分类器,获得能够识别特征边界线的分类器;对待识别的三角网格模型进行特征边识别。经过实例验证,识别结果符合预期。

摘要： 为使基于工业CT切片数据重构的三角网格模型端面封闭,并减小重构模型的误差,提出一种自适应的端面修复方法.上端面根据工件纵向尺寸与扫描间距的关系,分两种情况处理:当工件纵向尺寸与N(扫描层数)倍扫描间距的差值大于扫描间距一半时,采用修改体元法修复,当差值小于或等于扫描间距一半时,先对模型端面进行内外轮廓判别,再三角剖分,最后进行细分和光顺处理;下端面采用修改体元法和改进的三角剖分法相结合的方式处理.实验结果表明,该方法可对端面有效修复并使重构模型的误差减小。

摘要： 为实现高效的复杂三角网格模型五轴数控加工,提出一种等残留高度轨迹的生成及优化处理方法.建立自适应的局部投影平面,在平面内将刀触点的投影点进行偏置后,重投影到模型表面生成等残留高度的偏置刀触点;通过轨迹线段方向矢量的变化、比值准则和角度准则实现轨迹的平顺处理;过两相邻刀触点构造平面,并与相邻面片求交来插入新刀触点,同时根据步长和允许误差来去除冗余刀触点;基于K-D树快速检索可能的相交轨迹,在构造的相交测试平面内求交后,反投影获得真实轨迹交点,并依据交点的出入性搜集出有效的轨迹;将刀触点轨迹沿其法矢偏置后生成刀位点轨迹.运行实例表明,本文方法能够对复杂三角模型生成有效的五轴加工等残留刀位点轨迹。

摘要： 本文提出了一种新的、半监督的K均值聚类和区域增长方法的三角网格模型层次分割算法.该方法包括显著性特征点提取、预分割和后分割3个阶段.其中,显著性特征点的提取在MDS变换的基础上进行；预分割利用半监督的K均值聚类算法来对原始模型进行初步的分割；后分割则根据预分割的结果,利用高斯曲率,以带状推进的区域增长法进行层次分割.在本文算法得到的有意义分割边界具有较高的边缘准确性,分割区域一致性较好.

摘要： 在对基于工业CT切片重建的三角网格模型简化时,大多简化算法无法同时兼顾网格的细节特征、简化比例以及网格质量等问题,因此,提出一种基于动态误差控制和PSO(Particle Swarm Optimization)算法相结合的三角网格模型自适应简化优化方法.该方法分为网格自适应简化和网格优化两个阶段.首先,采用投影预测的方法确定折叠点,使用动态变化的距离误差阈值和角度误差阈值计算三角形的折叠代价,并按照折叠代价从小到大的顺序对网格模型简化;然后,利用粒子群算法对简化模型中的狭长三角形进行优化处理.实验结果表明,与现有网格简化方法相比,本文方法在控制网格模型简化比例的同时,可有效保持网格细节特征,生成高质量的简化网格模型.

摘要： 针对逆向工程中原始三角网格模型数据不完整而导致的孔洞问题,提出一种新的基于边界特征增长的孔洞修补算法.在识别孔洞完成后,算法首先从边界夹角最小边界点开始,根据孔洞点周围三角网格的几何特征合理地计算出新插入点的位置,并形成新的三角网格填充孔洞;依次选择孔洞边界的下一点进行插入点的计算,生成新的网格进行填充,并且根据新插入顶点检查是否可以将原有孔洞划分为两个子孔洞,对需要进行子孔洞划分的孔洞进行子孔洞的划分;直至孔洞被填充完整.实验结果表明,算法在构建质量较好的填充三角网格基础上,保持原始网格模型的特征并与原始网格相融合.很好的完成孔洞修补.

摘要： 爬行波是由掠入射到光滑凸表面目标上的入射场激励起的一种沿曲面传播的表面波。本文提出了一种基于三角网格模型的目标阴影区爬行波射线管寻迹算法，并应用于电大尺寸导体目标阴影区的爬行波散射场的计算.数值结果证明，采用本文方法得到爬行波散射场是正确有效的。

摘要： 三角网格模型是几何描述的一种重要形式,有着广泛的应用.但三角网格模型常常会存在孔洞缺陷.这些孔洞的存在一方面影响视觉效果,另一方面会影响许多后续的操作,如快速原型制造、有限元分析等,因此有必要对这些孔洞进行修补.目前绝大多数孔洞填充算法是将网格模型中的孔洞提取成空间多边形,并对孔洞多边形进行三角化.这种处理方法的主要缺陷是没有考虑网格曲面在孔洞附近的几何形态,因而填充部分不能与整个曲面光滑地融为一体.本文提出了一种三角网格曲面中孔洞的光滑填充算法.该算法根据孔洞周围网格曲面的几何信息来增加孔洞内部的采样点,然后再对增加的采样点进行三角化,较好地解决了填充部分与整体曲面光滑连接的问题.

摘要： 为了发展一种面向STL模型的自适应网格生成技术,提出了一种基于球填充法的网格生成方法.这种方法首先识别STL模型的线曲率、面曲率和区域形状特征;其次采用八叉树做背景网格来建立尺寸场信息;最后,利用球填充算法在STL曲面生成自适应网格.该方法不需要点面投影、前沿判交等复杂计算,能高效的生成STL曲面自适应网格.数值试验结果表明,该方法相较NetGen速度更快,产生的自适应网格质量更优.

摘要： 为了发展一种面向STL模型的自适应网格生成技术,提出了一种基于球填充法的网格生成方法.这种方法首先识别STL模型的线曲率、面曲率和区域形状特征;其次采用八叉树做背景网格来建立尺寸场信息;最后,利用球填充算法在STL曲面生成自适应网格.该方法不需要点面投影、前沿判交等复杂计算,能高效的生成STL曲面自适应网格.数值试验结果表明,该方法相较NetGen速度更快,产生的自适应网格质量更优.

摘要： 为了发展一种面向STL模型的自适应网格生成技术,提出了一种基于球填充法的网格生成方法.这种方法首先识别STL模型的线曲率、面曲率和区域形状特征;其次采用八叉树做背景网格来建立尺寸场信息;最后,利用球填充算法在STL曲面生成自适应网格.该方法不需要点面投影、前沿判交等复杂计算,能高效的生成STL曲面自适应网格.数值试验结果表明,该方法相较NetGen速度更快,产生的自适应网格质量更优.

摘要： 本发明属于数字几何处理中的模型分割技术领域，名称为一种适用于从牙颌三角网格曲面分割牙齿三角网格曲面的方法，该方法综合精确、高效、边界光顺三大优点，通过交互拾取待分割牙颌区域，区域增长初步分割，空间控制曲线自动生成、精确定位，分割线投影生成，分割线光顺优化等操作，最终实现牙齿三角网格曲面的分割。

摘要： 一种规则网格速度模型的自适应非结构三角网格化方法，该方法将网格生成过程类比为骨架平衡的过程，生成网格大小随速度自适应分布的高质量网格。此外该方法考虑速度模型的二阶梯度场的信息，将网格节点映射到规则网格模型定义的隐式物性分界面上，使非结构网格单元的边与速度模型中的物性分界面自适应贴合，实现了规则网格模型向非结构网格的准确转化，达到保存重要物性分界面的目的，为有限元的数值模拟方法提供可靠的非结构网格模型。

摘要： 本发明公开一种基于三维实体模型的三角形表面网格生成方法，包括：读取三维实体模型中的一个面；读取该面的一条边界；判断该边界是否已经经过处理，若是，直接读取处理结果，若否，对该边界进行处理；判断该面的边界是否全部已处理完成；将该面的边界和顶点变换到二维参数空间，在二维参数空间中生成二维网格；将生成的二维网格变换为三维参数空间；判断该三维实体模型中是否所有面都已生成网格，若是则输出网格生成结果，生成STL文件。本发明直接逐面进行网格生成，对每个面的边界逐个进行处理，每个面或边界均只需处理一遍，并在进行边界和面的处理时设置与最终生成的网格的精度有关的调控参数，实现高效率和高精度地生成网格。

摘要： 本发明属于数字几何处理中的模型分割技术领域，名称为一种适用于从牙颌三角网格曲面分割牙齿三角网格曲面的方法，该方法综合精确、高效、边界光顺三大优点，通过交互拾取待分割牙颌区域，区域增长初步分割，空间控制曲线自动生成、精确定位，分割线投影生成，分割线光顺优化等操作，最终实现牙齿三角网格曲面的分割。

摘要： 一种规则网格速度模型的自适应非结构三角网格化方法，该方法将网格生成过程类比为骨架平衡的过程，生成网格大小随速度自适应分布的高质量网格。此外该方法考虑速度模型的二阶梯度场的信息，将网格节点映射到规则网格模型定义的隐式物性分界面上，使非结构网格单元的边与速度模型中的物性分界面自适应贴合，实现了规则网格模型向非结构网格的准确转化，达到保存重要物性分界面的目的，为有限元的数值模拟方法提供可靠的非结构网格模型。

摘要： 本发明提供一种基于三角形网格微元的三维粗糙模型建模方法，包含步骤：S1、为建模对象构建光滑模型，网格剖分光滑模型表面为若干个三角形网格微元，得到该光滑模型的网格文件；S2、根据网格文件中的网格节点坐标计算三角形网格微元的单位法向矢量；S3、根据网格微元的单位法向矢量计算得到网格节点的单位法向矢量；S4、生成随机数列，计算建模对象表面的粗糙度参数，根据随机数列、粗糙度参数和网格节点的单位法向矢量，计算得到叠加粗糙度后的网格节点坐标；S5、将光滑模型的网格文件中的网格节点坐标替换为叠加粗糙度后的网格节点坐标，生成新的网格文件；根据新的网格文件为建模对象生成具有粗糙度的三维目标模型。

摘要： 本发明公开了一种三角网格三维模型的切挖重构算法，包括三维模型切割面的获取；切割面与三维模型的三角网格的三角边的求交；三维模型通过交点内插三维网格顶点、法线、三维纹理坐标以及三角网格索引重构排序；利用三维空间计算，获取目标被挖的三角网格序列顶点索引，剔除被挖的三角面网格序列顶点索引，重构生成新的三维网格和纹理坐标。本发明实现了三维模型指定区域的模型切挖重构，在unity三维引擎中渲染生成新的三维模型，可以非常灵活自由的改变三维模型的原始数据，让三维模型按照自己期望的方式进行分割处理，多样化的呈现在视野中，并不扰乱模型被切挖前的纹理效果，解决了现有三维引擎三维模型应用单一、不灵活、数据冗余等诸多问题。

摘要： 本发明涉及计算机图形学、虚拟现实技术领域，公开了一种基于特征约束的三维模型三角网格优化方法，读取并初始化网格模型数据，设置简化目标和迭代次数，计算三角网格模型边影响因子，加权到边收缩代价中，确定可收缩边，寻找最合适的折叠顶点位置，并将新的可折叠代价和最合适顶点位置折叠代价进行排序，折叠代价最小的边，更新顶点位置，对收缩边所占初始模型的百分比，若满足则进行网格优化模块，否则重新计算进行折叠代价的排序，优化网格时利用改进后的拉普拉斯算子和平均曲率算子结合方法，对简化后三角网格模型优化劣质的三角形，计算初始模型与优化后模型之间的误差，达到阈值则结束算法。

摘要： 本发明公开了一种三角网格模型孔内三角面片的定位方法，通过找到模型的尖锐边，尖锐边合集内有单链和闭环，删除一些不符合要求的单链，将单链和闭环分别进行拟合并判断该单链或闭环是否在孔内壁的边缘，若符合要求则通过该单链或闭环定位孔内壁的三角面片。本发明自动对模型孔内壁的三角面片进行准确定位，可避免后续将支撑布置在孔内壁上，大大节约人工成本和打印时间，并且提高了打印效率和打印质量。

摘要： 本发明公开了一种基于遗传算法的三角网格模型的三角形折叠简化方法，它是以三角面片的重心为基础生成随机步长和新点，利用遗传算法不断迭代得到能使新网格区域误差最小、三角形质量最高的最优折叠点，根据折叠代价依次对各三角面片进行折叠，直至简化到需要的删减百分比，最终得到简化的三角网格模型。本发明的技术效果是：针对某些三角网格数据量较大的情况，有效集成了遗传算法和三角形折叠方法，充分利用了遗传算法在控制误差、提升三角形质量方面的优势，结合三角形折叠方法又弥补了遗传算法在处理效率上的不足，最终在处理速度和结果质量之间取得了平衡，从而实现了获得高质量三角网格模型的目的。