鲁棒的水密流形网格修复

针对未经修复的网格模型一般存在非流形结构,常带有孔洞、法向不一致、自交等缺陷,很难直接应用到后续基于网格的应用中的问题,提出一种保持输入网格特征的鲁棒水密流形网格修复算法.首先利用Manifoldplus算法和卷绕数(winding number)构建能够区分输入网格内外且逼近输入网格的水密流形引导曲面;然后利用引导曲面计算受限Voronoi图(restricted Voronoi diagram,RVD);再通过对偶得到受限三角剖分(restricted Delaunay triangulation,RDT);将非流形问题分解到RVD和RDT计算过程中,保证计算的RDT即为修复后的水密流形网格;最后在原始网格边中添加辅助点,保持原始网格特征.基于Windows 10平台,在ModelNet10公开数据集上进行实验的结果表明,所提算法在输出网格的平均精度为1.54×10^(-6),与Manifoldplus算法相当;但是当输入的模型包含孔洞时,Manifoldplus算法无法将孔洞合理地填补,而该算法能够合理地填补孔洞.

曲面网格修复中的一种快速搜索方法

提出了一种应用于搜索曲面网格修复过程中缺陷网格的边搜索算法。为了提高算法的效率,采用了升高维数处理问题的方法,将三维空间中的边转换为六维空间中的点建立了单元边二叉树。同时将搜索分为全局和局部搜索两个部分,全局搜索中将三维空间中判断包围盒相交转换为六维空间中判断点在区域内。从而将时间复杂度降为O(nlogn)。并通过编程,用实例证明该算法可准确、快速搜索出缺陷网格单元。

基于模流分析软件的网格划分和网格修复

讨论和总结了在Autodesk Moldflow Synergy软件中,网格划分和网格修复的技巧。主要讨论了文件导入类型和网格类型的选择、网格尺寸对模拟效率和准确度的影响、网格修复的顺序、提高匹配率的方法,以及如何快速修复相交单元和重叠单元、自由边和重叠边、纵横比。

基于局部的全自动网格修复算法

为了提高复杂三维外形模型的网格修复鲁棒性和准确性,提出一种基于局部的全自动网格修复算法.首先,对瑕疵类型进行自动识别,将其自动分划为洞、退化三角形、自交和非流形等不同类别;然后,针对不同瑕疵类别分别采用类动态规划方法、混合内核方法和裁剪缝合方法等相应的策略进行修复;最后,设计出一个完善的修复流程以确保高效、准确地完成整体的网格修复.以Thingi10K数据集为例,以修复后的模型能否被填充四面体为标准,与6种经典算法进行对比,实验结果表明,所提算法不仅可以准确地保持原模型的几何特征,并且其修复成功率为90%.

面向牙科三维网格数据的非流形结构检测及快速修复

针对现有口腔扫描设备获取的网格数据存在自相交、孔洞等一系列问题,提出一种快速、有效的自相交检测算法.为了降低全局网格自相交检测的时间复杂度,引入一种特殊的八叉树算法,利用细分的思想把三角面片放置在不同的立方体内以实现快速自相交检测,并通过删除操作消除错误连接;为了修复上一步骤中形成的大量网络孔洞,设计一种特殊的双边数据结构,能够快速有效地检测单连通封闭孔洞,并正确处理多个孔洞共用同一顶点的问题;孔洞修复完成后,利用拉普拉斯平滑策略对孔洞区域进行处理,获得过渡自然平滑的补洞效果.在80套口腔内扫描数据上的实验结果表明,所提算法不仅能够快速检测网格数据的自相交区域,而且能够高效完成补洞操作;与现有算法相比,在网格数量大于100万的数据上,处理速度提高大约10倍.

基于“几何-拓扑”迭代优化的三维网格模型修复算法

针对三维网格模型孔洞保特征修复问题,提出一种基于"几何-拓扑"迭代优化的三维数据修复算法.给定残缺的三角网格模型,首先识别孔洞区域,利用动态规划方法对孔洞区域进行初始的三角剖分,赋予孔洞区域拓扑连接关系;然后识别孔洞边界一对特征点,基于特征点及其法向粗略拟合特征曲线,在特征曲线的指导下调整孔洞局部的拓扑结构,即孔洞区域拓扑连接关系优化;最后基于孔洞及其N环邻域构建保特征的局部总变分能量函数,迭代求解孔洞及其邻域的顶点几何位置,即局部顶点几何位置的优化,重复局部拓扑连接关系优化和顶点几何位置优化,直到拓扑结构优化处理中不再发生连接关系调整,即完成了三维网格模型的修复.在现有的完整三维网格模型上人为去除部分构造带孔洞的残缺模型,以此作为数据,与其他修复算法进行对比实验的结果表明,所提算法可以有效地恢复孔洞区域的显著特征,并且在修复时间和误差统计上占有明显优势.

基于扩展总变差正则项的三维网格模型修复算法

针对特征保持的三维网格模型孔洞修复问题,提出一种基于扩展总变差正则项的修复算法.首先,根据邻接三角形中边界边的性质识别孔洞边界,利用动态规划方法重构孔洞区域的连接关系;然后,建立适用于三维网格模型修复的变分优化模型;最后,引入增广拉格朗日方法求解变分模型,迭代地优化三维网格模型的顶点位置.以带有孔洞的三维网格模型为数据,与2种基于体素的修复算法以及1种基于曲面的修复算法进行对比实验,实验结果表明,该算法能够有效地修复孔洞区域特征,在保持三维网格模型原始特征的同时全局地重建整个模型.

面向高端复杂装备模型的并行网格剖分算法综述

并行网格生成的研究始于上世纪90年代,经过近二十年的发展,己经取得的丰富的研究成果。面向高端复杂装备模型,主要通过分析比较主流的三种Delaunay三角剖分算法,研究和比较了他们的优缺点,并且研究并行模式和各种并行方法,并分析和比较他们的特征,探讨通过消除sliver单元和网格修复等问题来提高网格剖分质量。改善面向高端复杂设备网格剖分的现存问题。

孔洞自动识别与修复在鞋模修复中的应用

目前受国家环保力度逐年上升,传统制鞋行业污染重,效率低,加之人员用工成本上升,企业受到多重压力,3D打印制鞋行业受到国家环保政策支持,企业积极转型升级。因此,未来一段时间是3D制鞋行业发展的黄金时间。3D打印机厂商与大型制鞋生产企业,对于鞋模修复的需求主要集中在模型质量与效率。针对鞋模制作方式由机加工向3D打印转换过程中,犀牛等软件设计的模型存在缝隙、孔洞等不可打印问题,解决困扰制鞋行业技术人员在模型设计转换过程中出现的鞋模模型质量差,缺陷多,修复时间长等问题,提出了一种基于孔洞自动分类识别与修复的方法,将孔洞按照拓扑关系划分为单孔洞和连续套洞,根据几何形态划分为缝隙、错位孔洞、环形孔洞、简单孔洞等几类孔洞,对每一类型的孔洞,根据其特点,有针对性地进行修复。对于简单孔洞类型采用这种新的填孔算法,可以达到自动修复模型孔洞的目的。本文方法可以保证修复后的鞋模拓扑正确、填补孔洞区域曲率连续,使鞋模最大程度的接近原始模型,可以为后续3D打印设备提供优质的模型。

基于Hermite插值的网格拼接和融合

网格模型的拼接和融合是3维形状编辑和造型中的一个重要方面。基于Hermite插值技术,提出一种适用于具有一般边界点空间分布的三角网格模型之间无缝光滑拼接和融合方法。首先查找网格模型待拼接区域的边缘点集,并利用二次B样条曲线插值边缘点集分别得到边缘曲线;然后对边缘曲线进行Hermite插值得到拼接区域连续曲面;最后对拼接曲面分别进行三角网格化和Laplacian光顺平滑处理以实现网格模型的光滑拼接和融合。由于利用B样条曲线插值待拼接模型边界,本文方法适用于具有各种不同边界情形的网格模型拼接和融合,它不仅仅可以处理平面边界曲线情形也可以处理空间边界曲线情形。结合Hermite曲面插值拼接过渡区域,使得产生的拼接网格能光滑地衔接待拼接模型。实验结果表明,本文方法能够有效地实现三角网格模型的光滑拼接、模型修复和模型融合。