论文摘要
基于测量数据的CAD造型是CAD/CAM中的重要组成部分,在工业界、广告娱乐业和科学可视化等领域中得到极为广泛的应用。虽然在这一领域已有大量的研究成果,但是随着研究的深入和应用的日益广泛,仍然存在着一些有待解决和完善的关键问题和难点问题。本文围绕从测量数据到CAD模型生成过程中的网格重建、网格修补、网格分割和网格模型四边形区域划分等四个方面展开研究,主要贡献如下:√提出了基于点邻域平坦度的网格重建算法和基于点邻域几何分布的网格重建算法。在基于点邻域平坦度的网格重建算法中,首先计算每个点的邻域平坦度,并在平坦区域内构造一个种子三角形;然后优先选取属于平坦区域的活动边进行扩张,在扩张过程中引入平坦趋势作为最佳点的选择标准;最后通过后续处理构造出二维流形网格。该算法计算简单,鲁棒性强,能处理薄板类型测量数据的网格重建和较好地重建模型的尖锐特征。在基于点邻域几何分布的网格重建算法中,首先按照点邻域的几何分布将数据点进行分类;接着根据邻域的几何分布自适应地计算每个数据点的近似拓扑邻域;然后按照从简单到复杂的顺序进行网格重建。该算法鲁棒,高效,对分布不均匀和带有少量噪声的测量数据能取得比较理想的重建结果;能自然地重建出原始模型的特征区域。√提出基于边扩展的复杂孔洞修补算法和基于顶点聚类的任意孔洞修补算法。在基于边扩展的复杂孔洞修补算法中,通过将孔洞边界投影到该边界对应的最小二乘平面上,对投影后发生相交的边,采用边扩展算法生成新的三角面片,从而将复杂孔洞剖分为若干子孔洞。对新生成的子孔洞重复上述过程,最终获得简单孔洞,并采用平面三角化技术对简单孔洞进行修补。该算法鲁棒,能较好地保持原网格模型的几何特征。在基于顶点聚类的任意孔洞修补算法中,从相对平坦的顶点向两端扩张,利用扩张区域内的顶点拟合隐式曲面并计算其误差,如果误差大于指定的阈值则终止扩张并生成分割线,当新生成的孔洞几何形态合理,则将孔洞一分为二。对未聚类的新孔洞执行同样的步骤,得到若干子孔洞。最后,对这些子孔洞进行修补。该算法鲁棒,能保持网格模型的几何特征。√提出了基于泊松形状信号的网格模型部件分割算法。该算法首先计算每个三角面片的泊松形状信号;然后采用Mean-Shift算法对该信号进行平滑;最后根据泊松形状信号的性质提取网格模型各个部件。该算法能有效地提取网格模型的各个部件;对局部尖锐特征和噪声不敏感;部件分割结果与物体各个部件刚性变化无关。√提出了网格模型上的四边形区域划分算法。该算法首先将网格模型分割为若干相对平坦、拓扑同构于圆盘和边界近似于凸的子网格,然后对每块子网格进行四边形区域划分。该算法能自动捕获物体的主要几何特征,构造出体现物体内在走向的四边形区域。同时用户可以通过编辑子网格分割结果,获得更高质量的四边形区域划分结果。对具有结构特征的物体,我们采用部件分割算法对网格模型进行预处理,进一步提高了四边形区域划分的质量。
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标签：网格重建论文; 平坦度论文; 几何分布论文; 边扩展论文; 泊松形状信号论文; 网格分割论文; 音件分割论文; 四边化论文;