Delaunay三角网格化算法及实现

在实践的基础上，探讨了Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网格化算法的实现技巧，提出了改进措施．是后就平面单连通城的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网格化算法及在空间中的应用做了深入的讨论。

结构光视觉三维点云逐层三角网格化算法

针对结构光视觉恢复的大规模三维点云的可投影特点,提出一种基于投影网格的底边驱动逐层网格化曲面重建算法。该算法首先将点云投影到一个二维平面上;然后基于点云投影区域建立规则投影网格,并将投影点映射到规则二维投影网格上,建立二维网格点与三维点云间的映射关系;接着对投影网格进行底边驱动的逐层网格化,建立二维三角网格;最后根据二维投影点与三维点的对应关系及二维三角网格拓扑关系获得最终的三维网格曲面。实验结果表明,算法曲面重建速度快,可较好地保持曲面细节特征。

曲率约束的隐式曲面三角网格化

提出一种有效的隐式曲面三角网格化算法。从隐式曲面上的一个种子点开始,生成网格的边界作为扩张多边形,且该多边形最小角对应的顶点为扩张点,计算从扩张点处欲生成的三角网格,为了防止新生成的三角网格和已经存在的三角网格重叠,要进行冲突检测。在隐式曲面三角网格化的过程中,扩张多边形是不断变化的,需要重复上述步骤,直至没有扩张多边形时结束。该算法分别应用于解析隐式曲面和变分隐式曲面的三角网格化。实验结果表明,该算法不需要重新网格化的步骤,生成的三角网格具有较高的质量,且三角网格随曲率适应性变化,因此说明了该算法的有效性。

一种基于SfM重建点云的三角网格化算法

针对SfM重建点云的曲面建模问题,提出一种改进的区域增长网格化算法。定义k近邻影响域提高拓扑稳定性,引入二叉排序树高效地组织候选三角片,采用无向环搜索策略完成孔洞的检测,最终获得完整的三角网格面。实验结果表明,该算法相比于Possion曲面重建,在获得高的重建精度的同时显著提高了计算效率,有助于提升3D曲面重建与模型表现的性能。

RP系统中CAD模型三角网格化的精度控制研究

分析当前快速成形系统中CAD模型三角网格化后的误差成因及其对成形精度的影响,在STL文件转化过程中,提出通过对弦高进行优化以控制模型误差的方法,在保证CAD模型精度的同时,也提高了成形效率。

基于法向量场的散乱点集三角网格化

文章提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,即从散乱点集的空间位置信息中估算出待建曲面的法向量场,构造基于法向量的曲面重建控制方法和控制参数,并用该参数来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面。该方法在快速获得正确的拓扑连接的同时,直接生成用较少的面片就能保持曲面特征的优化网格。

三角网格参数化在反射地震走时层析成像中的应用

矩形网格参数化是反射地震走时层析成像中的传统参数化方式,然而这种参数化方式本身的缺点(如剖分的灵活性差,对速度界面的描述精度差)却在层析成像的正反演过程中产生了很多不利因素:正演模拟和层析反演时存储量大、计算量大、计算耗时久,层析反演的方程性态差、求解难度高等。鉴于矩形网格参数化层析成像的上述缺点,将三角网格参数化应用到反射地震走时层析成像中,研究发现三角网格参数化本身的优点(如剖分的灵活性强,对速度界面的描述精度高)在层析成像的正反演过程中产生了诸多有利因素,大大减少了网格的数目,在正演模拟和层析反演时大大减少了存储量、计算量和计算时间,并改善了层析反演的方程性态,降低了求解难度。因此,三角网格参数化与矩形网格参数化相比在反射地震走时层析成像中更有优越性,模型试验表明两种参数化方式得到的层析反演结果具有可比性。

基于切割路径树优化的三角化网格曲面自动切割

为了减少曲面展开后的变形和优化切割路径,提出了一种三角化网格曲面的自动切割算法.该方法将导入的曲面切割成带单一边界环的流形曲面,在高斯曲率较高的顶点和曲面边界之间生成切割路径.切割路径的生成有两个约束条件,即尽可能短而直,且尽可能经过曲面的棱边.曲面边界和众多的切割路径构成了初始切割路径树;在此基础上优化切割路径树,删除短小切割路径,并使优化后的切割路径树尽可能光滑;由优化后的切割路径树对曲面进行一次性切割,得到具有良好可展性的网格曲面.实验表明,该算法执行效率高、切割效果好.

三角化网格曲面切割中桥边和省道处理技术及其应用

以往的曲面切割区域自动搜索算法通常以一般的曲面切割应用领域为基础,对于特殊产品设计领域,如服装设计、布绒玩具设计中的桥边和省道没有作必要的处理.因此,在基域搜索和切割过程中,对作为特殊切割线的桥边和省道提出了新的处理方法:通过复制桥边、省道与基域三角形曲面片的交点,在基域切割过程中利用同一三角形内同一线段上交点的连续性来区分原线段上的交点和复制交点,最终完成对基域的切割.与现有的算法相比,本算法对曲面切割线中的桥边和省道搜索更加智能,适合特殊、复杂的服装和玩具等产品设计领域.算法只对基域上的几何元素作了相应的处理,因而有着很高的效率.

面向CAE的STL模型三角网格均匀化

提出了一种基于STL数据的有限元网格再生成算法,该算法主要用于CAE工程分析.鉴于CAD模型的网格特征形态不匀称,分布不均匀的特点,对CAD模型进行网格再生成,使其符合CAE工程分析的要求.算法主要由拓扑建立、网格聚类、网格重采样和三角化四部分组成.实验表明该算法能够有效降低三角网格最长边和最短边的比值,使得模型的网格特征形态趋于均匀.

基于点数据集三维空间曲面三角化算法实现

在地质、医学等科学研究领域中,基于原始数据建立三维空间图像模型的研究具有较高价值;特别在三维地质构造建模中,测量获取的原始数据采用点数据集形式表示。基于点数据构建三维空间曲面三角化网格模型能够很好地还原点数据集所表示的曲面形态和展布,在现有的三角化剖分算法研究的基础上,提出一种基于点数据集三维空间曲面三角化网格模型生成算法;该算法生成的网格模型质量较高,能够较好地描述点集所表示的曲面形态。采用描述地质界面的点数据集进行算法验证与测试,根据边界数据实际情况,生成三维空间曲面三角化模型并更新网格模型边界,效果比较理想。

基于网格的最小二乘重建算法

与投影数据及系统的灵敏度等各种特性息息相关的迭代图像重建算法,一直是医学图像重建中热点问题.具有重建速度快特点的解析法却不能得到让人满意的图像,而迭代算法能得到质量较好的图像,但存在重建时间过长的问题.本文以图像的网格化模型为基础,对惩罚加权最小二乘重建算法进行相关改进.实验结果表明,改进后的算法具有较好的重建结果.

地球化学等值线图生成方法研究及相关软件使用对比

通过对目前地球化学等值线图的计算机成图方法进行分析,以及主要使用的相关软件对比,指出目前计算机自动生成地球化学等值线图存在的缺点.针对计算机自动生成地球化学等值线图存在的线条不够圆滑的问题进行了研究,提出了进行等值线自动圆滑处理的算法及其解决方案.

三维地质界面网格模型构建算法研究

三维地质模型主要包含地质构造模型和地质属性模型。提出一种局部映射-边界控制的曲面三角化网格模型构建算法,与映射法相比,减少三维空间点映射到二维平面的计算过程,避免因多点到一点的映射关系而生成错误的三角化网格模型。基于地质测量数据特点,原始地质数据经处理后采用点集合形式表示,基于点集数据构建三维三角化网格模型,模拟地质界面的展布形态,控制三角网格质量。采用两种网格边界控制方法,在有边界约束数据和无边界约束数据条件下均能自动更新地质界面三角化网格模型边界。基于断层点数据集测试并展示算法构建的三维三角化网格模型可视化效果,通过断层面三角化网格模型能够反映断层面之间空间位置关系。

基于OpenGL的点云数据的3D可视化

随着3D激光测量技术的不断进步,获得的点云数据在精度、密度上都得以大大提升,使得对点云数据的建模提出了更高的要求,即在对其实现可视化的基础上,进一步逼真的反映实物,并在逆向工程中发挥更为重要的作用。为此论文以管状工件为对象,研究了点云数据的预处理、三角网格化、光照材质等相关算法,实现从点云到3D可视化。

基于线性模型划分的煤流体积测量

针对基于线激光条纹的带式输送机煤量测量精度和计算效率较低、胶带运行过程中存在拖尾现象及跑偏、飘带造成的数据不对齐问题,提出了一种基于线性模型划分的煤流体积测量方法。首先,利用高速线激光相机进行煤流数据采集;然后,通过基于线性模型划分的点云配准算法将胶带底部点云数据与煤流表面数据融合,形成完整的三维煤流数据;最后,通过煤流体积测量模型实现对煤流体积的测量。试验结果表明,基于线性模型划分的煤流体积测量方法在高粉尘环境、煤流表面洒水环境、昏暗环境及正常光照环境下测量粗糙表面铁块、光滑表面铁块及实物(煤和矸石)所得结果精度均在95%以上;且光滑表面铁块较粗糙表面铁块在4种模拟环境下的测量精度高,说明物体表面平整度越好测量精度越高,环境对测量精度影响不大。实际测试结果表明,基于线性模型划分的煤流体积测量方法的测量精度均在97%以上,对应平均耗时均在80 ms以内;与基于KD树的测量方法相比,整体精度提高了6%以上,处理时效性提高了1倍。

基于双目结构光视觉的煤流量测量研究

在常规的双目视觉系统中,常用的加速稳健特征和尺度不变特征转换匹配算法对图像质量要求高,针对煤炭这种颜色纹理比较单一的场景应用时容易失效,且需要消耗大量的计算资源,难以保证实时性;激光雷达在进行煤流量测量时,有效视场范围较小,对应的测量点数较少,扫描频率也较低,在带式输送机运行速度较快时,精度会大幅降低。针对上述问题,提出一种基于双目结构光视觉的煤流量测量方法,将线结构光引入双目视觉系统,利用线结构光的约束,将图像特征点匹配简化成左右2幅图像行之间的匹配。在保证双目系统相机光轴平行度的基础上,采用对应行匹配计算三维坐标点,提高采样频率和分辨率,进而提高煤流量测量精度,降低测量系统对光照和环境的依赖。点云获取:利用线结构光凸显煤料截面曲线,提取煤料截面中心线的图像坐标,利用双目相机获取左右煤料截面线结构光图像,建立双目结构光三维重建模型,左右图像中心线坐标构成匹配点对参与计算煤料截面三维坐标,实现点云的实时获取。煤流量计算:利用空载胶带截面点云和负载胶带截面点云,结合获取煤料点云,利用微元法对煤料三维点云进行采样,分别利用均匀网格化法和三角网格化法求取单位时间内的煤料体积,实现带式输送机煤流量测量。实验结果表明,利用均匀网格化法检测煤料体积平均相对误差为6.758%,利用三角网格化法检测煤料体积平均相对误差为2.791%,三角网格化法测量精度高于均匀网格化法。工业性试验结果表明,基于双目结构光视觉的煤流量测量方法与电子胶带秤相比,绝对误差最大值为87.855 t/h,绝对误差平均值为25.902 t/h,相对误差最大值为2.876%,平均相对误差为0.847%,满足煤矿非接触式煤流量测量使用要求。

工业CT断层图像自动生成STL文件的方法

为了使工业CT(computed tomography)扫描获得的工件断层图像格式转换为快速原型设备所接受的数据格式,研究了工业CT断层图像数据格式自动生成STL(Stereolithography)文件格式的方法,并用VC++开发了软件。实验结果表明,效果较好。

计算机绘制煤层底板等高线图的常用算法及应用效果分析

介绍了计算机自动绘制煤层底板等高线图常用数学模型，通过比较分析实际的绘图效果，提出了在不同的情况下使用相应方法的认识。

基于STL文件格式的实体分割算法研究与实现

针对快速成型机成型空间限制了所能制造零件规模的实际问题 ,提出了一种基于STL文件格式的实体直接分割法 .阐述了基于STL文件格式的实体分割及其相关处理的原理 ,设计了直接分割算法 ,并给出了软件的实现方法 ,使得快速成型系统可以对大型实体进行分步制造 ,扩大了自由制造的适应性 ,改进了快速成型技术的加工工艺 ,提高了制造效率 .