收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

网格曲面的展开与可展性优化

陈中贵  
【摘要】: 可展曲面由于具有的优良性质,在工程实践中有广泛的应用.关于可展曲面的相关研究也一直是计算机辅助几何设计和图形学中的重要研究问题.随着三维数据采集技术和硬件设备的长足进步,网格曲面正在逐渐成为计算机图形学和几何设计领域中的新宠.于是,对离散形式的可展曲面的研究也引起人们更多的兴趣.本文围绕离散可展曲面的相关问题进行深入的研究,取得了一系列理论和算法结果. 一般只有可展曲面才能在展开到平面时不会发生任何扭曲和撕裂,对一般的曲面做展开时我们的目标是让这样的扭曲尽量小.对网格曲面,我们提出基于整体排列的新的网格展开方法.网格上每个顶点和它的的1-邻域顶点构成的区域首先最优地展开成平面块,所有的平面块在一个目标函数下,通过一个整体排列算法得到网格曲面的一个整体展开平面.我们的整体排列算法尽量保持每个局部平面块的几何结构不变,所以使得最后得到的展开平面的几何扭曲尽量小.用户无需事先指定参数域的边界位置,参数化后的边界通过优化目标函数自然得到.我们方法适合于非封闭的网格模型,网格上可以有一条或者多条内部边界.网格的采样率对算法的影响不大.顶点位置约束或者其他线性约束很容易添加到我们的算法框架中,这些约束在纹理映射的特征点或者特征曲线对应中非常有用. 平面参数化方法要求处理的网格是开网格,对于封闭的网格或者开口比较小的网格需要对它先做分割.我们给出了一种基于轻松勾画交互的网格分割方法.该方法交互简单自然,用户只要用鼠标在物体表面上大致勾画一下分割的种子区域,就能得到各块的分割结果,分割边界由算法自动计算得到.该算法采用区域增长法,计算快速,满足用户实时交互的要求.结合网格参数化方法和平面纹理合成方法,我们给出了制作三维网格模型纹理映射的多种实用工具,包括网格分块、平面纹理坐标计算、纹理特征对应、以及平面纹理合成等. 对于近似可展的网格曲面,我们讨论它的可展性度量方法.基于新的可展性度量函数,给出了一个网格可展性整体优化方法.在优化曲面的过程中始终参考一个平面网格,保持优化后网格和平面网格之间的等距映射,即保证了优化后网格的可展性质.和局部算法相比,对原始曲面形状的改变较小.并且我们利用拟插值技术,使得优化后的网格和原始网格之间的误差距离得到严格控制.在原始网格上用户可以指定一些特征线,这些特征线在优化过程中始终保持位置不变.优化后曲面比较光顺,没有出现明显的褶皱现象. 一些形状优美的空间曲面可以通过带曲线折痕的可展曲面造型得到.我们深入地研究了带曲线折痕的可展曲面的连续和离散性质,提出了带曲线折痕的可展曲面设计和重建方法.采用以四边形为主的网格作为可展曲面的离散表示形式,在这种离散表示的基础上,提出了计算离散曲率和弯曲能量的新方法.对于给定的近似可展的三角网格模型,提取它的母线,并以母线为边重建新的以四边形为主的网格模型.优化该网格使之更加可展,并且逼近原始网格形状,具有一定的光顺性质,以及极小化弯曲能量等.基于同样的优化框架,给出了更多的应用,比如弯曲能量极小化的可展曲面变形、带曲线折痕的可展曲面设计等.我们的结果不仅有利于工业和建筑上可展曲面的设计,也对研究可展曲面在曲线折痕处的性质提供了一个新的方法.


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张晓利;;MATLAB中三维数据可视化及应用[J];价值工程;2011年24期
2 舒振宇;汪国昭;;基于张量投票的快速网格分割算法[J];浙江大学学报(工学版);2011年06期
3 江嘉晋;刘胜兰;李博;;基于图像频谱分析三维网格模型数字浮雕生成算法[J];机械制造与自动化;2011年04期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 荆怀靖;唐春英;任斐;王辉;;基于组合映射的网格曲面螺旋轨迹规划[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编(论文集)[C];2010年
2 杜红卫;;汽车曲面的建模与光顺[A];河南省汽车工程学会第二届科研学术研讨会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈中贵;网格曲面的展开与可展性优化[D];浙江大学;2009年
2 高福顺;由点云生成网格曲面算法的研究[D];吉林大学;2010年
3 薛峰;基于样图的纹理合成技术研究[D];合肥工业大学;2006年
4 舒振宇;网格曲面的分割算法及其应用[D];浙江大学;2010年
5 李莹;面向曲面拟合的封闭网格曲面参数化[D];中国科学技术大学;2009年
6 李文龙;复杂曲面零件数据拼合与精密加工技术研究[D];华中科技大学;2010年
7 庄梅玲;三维衣身原型曲面展平技术的研究[D];东华大学;2010年
8 聂建辉;自定位实物数字化技术研究[D];大连海事大学;2012年
9 李治隆;基于弹性变形的曲面重建和平滑[D];大连理工大学;2010年
10 张冬梅;离散曲线曲面的形状优化算法研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 申爱红;一种提高网格曲面可展性的方法[D];大连理工大学;2006年
2 黄燎;网格模型上基于手绘的四边形生成[D];浙江大学;2007年
3 舒莲卿;网格曲面求交及其交线的等距线构造[D];杭州电子科技大学;2009年
4 谭一鸣;网格模型上脊线与谷线的提取[D];浙江大学;2010年
5 罗诚;基于车身硬点约束的车身网格变形关键技术研究[D];山东理工大学;2012年
6 周伟伟;基于网络变形的车身造型设计方法研究[D];山东理工大学;2011年
7 王琳;基于Hausdorff距离的网格参数化方法比较[D];大连理工大学;2010年
8 胡津铭;三角形网格曲面模型数控加工刀位点计算方法研究[D];湖南大学;2011年
9 陈保宇;基于草绘的网格模型变形算法研究[D];浙江大学;2010年
10 成效先;类旋转柱面的生成与高炉炉缸内衬侵蚀形貌的显示系统[D];东北大学;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978