基于平面曲面化的三维人脸建模方法

通过一幅正面人脸照片或者两副正交人脸照片得到人脸的参数,采用基于照片的特征点及轮廓参数提取的方法建立与原型三维人脸模型之间的匹配对齐,应用MPEG-4中定义的三维人脸参数,驱动三维模型生成真实感人脸,提出了一种平面曲面化人脸形变模型。结果证实该方法计算量大大减少,该方法不仅可以进行有效的真实感三维人脸建模,而且变形简单流畅,具有广阔的应用前景。

废弃纸板在曲面化家具设计中的应用研究

废弃纸板经过叠合可生成曲面家具的基础形态,其材料易于切割拼接的物理性能可支撑理念的自由物化,本文重点阐述曲面化的设计渊源与自然山体的形态关联,从模仿理念上架构曲面化设计的形态思维,为曲面化的设计实践提供概念先行的设计前提。

子群非互素图的曲面化

本文主要研究新的一类图,给出一种新的定义—有限群G的子群非互素图,群G是一个有限群,G的子群非互素图 Г_(2^(0))以G的非单位真子群为顶点,Г_(2^(0))中的两个顶点A,B相连当且仅当(|A|,|B|)≠1。通过研究我们得22到有限群的子群非互素图的曲面化的充要条件是定向亏格γ(Г_(2^(0)))与不定向亏格γ≤1.

网格化曲面的固定角度铺丝轨迹规划算法

研究适用于网格化曲面的自动铺丝固定角度算法,对现有固定角度算法及其优缺点进行归纳,阐述了铺放曲面网格化的优势和应用STL文件进行网格划分的原因.提出了2类网格化曲面固定角度自动铺丝轨迹规划算法.针对算法在网格化曲面轨迹规划过程中可能出现的顶点情况和无解情况,分析了它们产生的原因,并提出了相应的解决方案.通过采用基于VC++编程实现了文中算法,并由计算结果绘制轨迹线,验证了其正确性和合理性.将固定算法引入网格化曲面,增大了算法适用范围,降低了规划难度,提高了规划效率.

网格曲面参数化映射的变形补偿及其在曲面加工中的应用

针对基于网格曲面参数化的轨迹规划中存在映射变形进而影响轨迹规划精度的问题,在分析网格曲面参数化映射变形场的基础上,提出了引入映射变形补偿的计算方法,包括补偿角度变形的方向映射、补偿拉伸变形的长度映射、针对不同三角片具有不同映射变形量的大跨度映射变形处理策略.在实例分析中,对参数化结果的映射变形进行了量化评估,并生成了复杂网格曲面上的等距线环形轨迹与实际的摆线抛光轨迹,验证了所提方法能够有效地补偿映射变形,保证轨迹规划的精确性,从而能够充分发挥网格曲面参数化的降维优势.

基于物理模型的参数化曲面展开

提出一种基于物理模型的参数化曲面展开方法 .对被展曲面进行三角化并将其映射到一个初始二维片上 ,初始平面映射与已三角化的被展曲面具有相同的拓扑结构 ;利用已建立起的一个基于物理可变形模型来将三维曲面展开为二维片 ,在展开的过程中 ,曲面展开的局部精度很容易控制 ;然后 ,采用插值函数及彩色能量分布图来表示弹性变形能量分布 ,从分布图中可找出曲面展开的剪开线 ,从而能有效解决 CAD/

各向异性网格生成及其在曲面三角化中的应用

网格生成技术在工程分析 ,科学计算可视化等领域有着重要的意义 .为了快速进行曲面三角化 ,提出了一种二维各向异性网格生成方法 ,通过引入椭圆距离和椭圆矩阵 ,定义了三角形的外接椭圆 ,从而将 Delaunay三角化方法扩展到各向异性环境中 ,并讨论了各向异性网格的性质 .随后将各向异性网格方法应用在曲面三角化当中 ,并将曲面的第一基本形式作为参数域的椭圆矩阵 ,同时给出了曲面 Delaunay三角化的定义 ,从而成功地利用了各向异性网格方法对曲面进行三角化 .实践证明 ,不仅其速度要大大快于传统的三角化方法 ,并且该方法能统一处理各种二次曲面和裁剪 NURBS曲面 .

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.

用于磨损仿真的空间啮合曲面离散化方法

提出了一种磨损齿面的描述方法 ,给出了双三次样条曲面中角点信息方阵的构造和求解方法·讨论了用该方法逼近齿廓曲面的可行性 :型值点在齿面上 ;二阶偏导数连续·解决了用样条函数研究图形的几何性质时其表示方法缺乏几何不变性的不方便之处 ;型值点均匀 ,因而曲面光顺 ;边界条件不难确定·以具体算例验证了这种方法的计算精度 ,与齿廓曲面方程计算的结果比较 ,型值点处 ,前 15位有效数值相同 ,最大误差在两型值点的中点附近 ,随网格加密而减小·精度足以满足磨损计算的要求 ,从而为磨损过程的计算机仿真奠定了基础·

汽车曲面参数化造型优化仿真研究

对汽车曲面参数化造型进行优化,可提高汽车外观造型优化设计的质量。由于汽车造型曲面参数有多种,如有一个参数发生变化,汽车曲面造型容易发生变化。采用传统的方法对汽车曲面参数化造型设计时,主要通过建立车身曲面数学模型实现的,忽略了曲面参数之间的关联,导致设计误差大的问题。提出采用B样条理论的汽车曲面参数化造型设计方法。首先建立汽车车身曲面数学模型,依据给定的车身曲面型值点和边界条件反求出汽车车身曲面的特征网格点矩阵,其次,计算出汽车车身曲面的所有特征网格顶点,最后利用自由变形技术,将汽车曲面参数三维模型的六面体空间分配到固定的网格参数坐标,通过调整控制点促使模型产生变形效果,有效的实现汽车曲面参数化造型优化设计。仿真结果表明,改进的汽车曲面参数化造型设计方法有效的提升了汽车造型设计的效率。

基于曲面离散化方法的模具型面制造关键技术与装备

开发了一种快速成形大型模具型面毛坯的关键技术,研制出成形与调节装备。实践表明该装备可有效缩短模具制造周期、降低制造成本。介绍了成形的离散化方法、成形关键部件、工艺过程及成形与调节装备。

CRT 屏锥曲面离散化及三角化研究

在彩色显象管（即ＣＲＴ）屏锥曲面设计制造中，需要解决ＣＲＴ屏锥曲面离散化及屏锥曲面三角化技术难点，本文针对ＣＲＴ屏锥曲面特点，采用四叉树分割法实现ＣＲＴ屏锥曲面离散化，提出了屏锥曲面三角化网格快速生成算法。

髋臼软骨参数化曲面模型

为了提高髋关节模拟研究精度,提出一种基于逆向工程技术建立和验证髋臼软骨参数化曲面模型的新方法.首先通过激光扫描获得髋臼软骨表面完整的几何信息———点云数据;然后通过髋臼三维坐标系的建立与坐标变换,实现髋臼点云坐标的归一化;最后运用优化拟和方法建立了一种新型的髋臼软骨参数化曲面模型,并将这种新模型与传统球面模型进行了解剖匹配度(即模型与真实髋臼软骨面之间平均偏离距离)的统计分析.结果表明,新模型的解剖匹配度显著高于传统的球面模型(P<0.001),尤其在髋臼软骨的臼顶区域新模型较球面模型更具精确的解剖匹配.

拖拉机复杂部件模具成型曲面参数化设计--基于UG和Pro/E

基于UG和Pro/E开发软件,采用成型曲面参数化设计方法,以拖拉机车顶板为例,对拖拉机复杂部件进行设计和仿真。从仿真和加工制造结果来看:基于上述方法加工制造的拖拉机复杂部件精度较高,可行性强,对后期拖拉机的零部件造型设计具有指导意义。

基于平方距离函数的曲面分片参数化重构

提出了基于平方距离函数的曲面分片参数化重构方法,实现了任意拓扑结构模型表面的参数化重构.在四边形网格模型基础上,得到各表面片及其边界线初始参数化模型,以平方距离函数作为误差的度量,采用逐步迭代的方法,使初始参数化模型逼近目标表面.首先,重构出表面片的边界线网格,然后再进行表面片的重构,使重构过程中各参数化表面片始终保持位置连续,因此有效地避免了三维数据点云的参数化问题.其中,影响重构质量的关键因素———四边形网格划分问题,可以通过惩罚项的引入得到改进.实验表明,该方法对复杂模型表面可以得到满意的参数化曲面重构结果.

一种基于立方格的散乱点云曲面网格化方法

提出一种新的基于小立方格的网格化方法。首先将空间划分为小立方格,计算小立方格位于物体表面的可信度,然后对可信度高的小立方格进行重采样,最后依据小立方格的空间邻接关系连接重采样点,形成三角网格。与Marching Cube方法相比较,该方法不需要考虑等值曲面(iso-surface),不需要计算小立方格8个顶点的符号,通过法向一致性区分物体表面的内外。实验表明该方法适用于拓扑变化复杂的散乱点云的景物建模,效果良好。

可拉伸的ARAP++曲面参数化算法

为了能够得到有效的三角网格参数化结果,基于ARAP方法提出了一种可拉伸的曲面参数化方法。该方法可针对高曲率的三角网格进行处理,消除重叠,从而得到可拉伸的平面和球面参数化结果。它建立在平面ARAP++方法的局部优化和全局求解的框架下,通过调整Jacobian矩阵奇异值的拉伸算子,来控制参数化的角度面积和拉伸扭曲。利用数值实验将该方法与其它方法的3种扭曲度量和运行时间进行对比,将平面和球面参数化方法都应用到模型的纹理映射中。研究结果表明,该算法可以通过平面上的Jacobian矩阵直接推广到球面参数化,便捷高效,应用灵活,可取得很好的视觉效果。

基于拉格朗日插值的参数曲面隐式化

首先给出了Dixon矩阵的算法,并以此为基础,利用Dixon矩阵以及拉格朗日插值的基本理论,给出了参数曲面隐式化的一种方法。该方法有效克服了用经典结式方法求参数曲面隐式方程的中间膨胀问题。既减少了计算量,又节省了时间和空间,提高了参数曲面隐式化的速度。最后,通过实例,证明了本文算法的准确性和有效性。

基于粒子群优化算法的三维点云NURBS曲面重构研究

针对Delaunay三角化等传统方法在逆向工程曲面重构过程中存在着精准度不足、处理高维非线性问题时效率低等问题,提出一种基于粒子群优化算法的三维点云NURBS曲面重构方法。通过曲面参数化和曲面拟合两个关键步骤,使用粒子群优化算法确定出控制点、节点矢量和权因子等NURBS曲面参数,实现了NURBS曲面重构。最后使用包含了开放、半封闭、封闭、实际扫描、多分支和自我交叉等5种不同类型具有代表性的曲面模型对算法进行验证。实验结果表明,该方法具有良好的鲁棒性、准确性和灵活性。

基于曲面参数化的喷涂轨迹规划

为解决工业机器人喷涂作业时传统人工示教方法耗时长、易出错和过于依赖人工的局限性,提出一种曲面喷涂轨迹规划方法。该方法将待加工曲面参数化到平面,在平面上生成偏置曲线,再将偏置曲线逆映射到三维曲面;根据网格模型测地线方法求出的偏置曲线长度和喷枪的喷涂张角信息,在偏置曲线上等比例生成等值线;以最小二乘B样条拟合曲线来平滑数据,并采用粒子群优化算法优化喷涂速度、喷枪高度、膜厚三者之间的关系,进而确定曲面喷涂轨迹。结果表明:该方法简单、实用,能够保证曲面喷涂轨迹的精确性、可行性。