基于局部样本增益优化的α-shape曲面拓扑重建

在曲面重建中,提高棱边特征重建精度是逆向工程和计算机辅助设计制造等领域的难点问题。采用样点的近似拓扑近邻点集作为曲面局部样本,对α-shape算法进行优化,使α-shape尺度阈值能更为准确地反映样点分布密度,从而提高α-shape曲面拓扑重建结果的正确性。样点的近似拓扑近邻点集的获取本质上是欧氏近邻点集的增益优化,使后者向邻近的稀疏区域适度延伸,从而弥补因数据分布不均匀而导致的拓扑邻域信息缺失。基于增益优化后的样点近邻点集并结合曲面重建先验知识可确定α-shape尺度阈值,使α-shape曲面拓扑重建过程中尺度阈值可自适应调整。试验表明:该算法使所得网格曲面基本不含孔洞和棱边凹痕,能更好保持棱边特征的形位精度,可减少初次过滤结果中的非流形面片,同时具有与主流Delaunay网格过滤算法相近的重建效率。

基于样点拓扑近邻的散乱点云曲面拓扑重建

提出一种基于样点拓扑近邻的散乱点云曲面拓扑重建算法,对点云数据构建动态空间索引结构,采用动态扩展空心球算法查询样点k近邻,通过对样点的k近邻数据进行偏心扩展和自适应扩展获取样点的拓扑近邻参考数据,从中查询样点的拓扑近邻,从样点的同层拓扑近邻中获取符合Delaunay条件的匹配点,生成局部Delaunay三角网格,并通过增量扩展实现整个散乱点云的曲面拓扑重建.实例证明,该算法可对无隙、有边界等任意模型的散乱点云进行合理的曲面拓扑重建,有效解决了r-dense恰当采样点云中非均匀区域易产生非工艺孔洞的问题.

3D参数曲面平面拓扑导板在主动脉开窗/分支支架腔内修复技术中的临床应用

目的:应用3D参数曲面平面拓扑导板,采取预开窗和分支支架技术,总结完全血管腔内修复对累及主动脉重要分支弓部及胸腹主动脉病变的效果。方法:2020年8月至2022年4月,南京大学医学院附属鼓楼医院及华中科技大学同济医学院附属协和医院收治累及重要分支的复杂主动脉病变病人17例。男14例,女3例,平均年龄(61.06±11.23)(39~78)岁。病变为主动脉弓部动脉瘤4例,夹层4例;胸腹主动脉瘤5例,夹层4例。急诊手术6例,择期手术11例。术前根据主动脉CT血管造影制作3D参数曲面平面拓扑导板。术中在平面导板引导下,采用预开窗技术、内/外分支支架技术行完全腔内修复。共行开窗/分支支架50条。结果:所有手术均一期完成,无中转开放手术。平均手术时间(4.57±2.29)(1.50~10.67)h,无肾功能不全和截瘫,无分支动脉丢失。1例(5.88%)围术期死亡。随访发现内漏2例(11.76%),分别为Ⅰc和Ⅲc型内漏。结论:应用3D参数曲面平面拓扑导板治疗复杂主动脉累及分支的病变,完全微创。本技术较传统测量定位准确,较3D打印指导简洁迅速,2年内随访安全。

基于Alias的自由曲面逆向造型设计

介绍了Alias逆向造型工具的特点和工作流程及其曲面造型技术.通过儿童安全座椅局部点云的反求设计,阐述运用Alias进行复杂曲面重建及造型的过程.通过曲面拓扑结构的合理划分,解决复杂曲面的重建很难用简单特征或特征曲线拟合的曲面来实现这一难题.研究表明,Alias直接建模的灵活性和高精确度,对于缩短产品开发周期、保证产品质量具有重大意义.

三角网格曲面共形参数化研究综述

曲面参数化是计算机图形学和计算机辅助设计中的一个重要问题,有着广泛的应用背景。曲面参数化旨在谋求从三维曲面到某参数区域变换过程中某些内蕴几何量(例如边长、角度、面积)的变形最小化。保角参数化前后保持曲面局部形状,又称作共形参数化。本文针对三角网格曲面,介绍了共形参数化领域的研究现状。根据目标参数域的不同,主要讨论了平面参数化、球面参数化和双曲空间参数化。最后总结了现阶段共形参数化存在的难点问题和未来可能的研究方向。

支持STL数据源的网格曲面动态空间索引

针对STL文件格式存在网格顶点数据冗余以及缺乏面片邻接信息等缺陷,提出一种基于多维动态空间索引的显式曲面拓扑重建算法,在消除网格顶点数据复本的过程中逐步构建网格曲面顶点的KD树,通过该索引提高顶点数据复本消除效率,并基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构,实现曲面拓扑结构的快速重建。最后,对6个不同规模的数据模型进行实验:与采用R*-Tree、数组、散列表作为索引等方法相比,所提出的KD树与半边结构融合的动态空间索引在处理近百万面片的数据文件时,去除冗余顶点用时11.93 s,拓扑重建仅仅需要2.87 s,大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间,并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询,查询时间在1 ms之内,远小于对比算法所用时间。实验结果表明:所提算法能够提高网格曲面冗余顶点去除效率和拓扑重建效率,实现网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。

论多面形-曲面-嵌入-地图

简化并统一了多面形、拓扑曲面、图的曲面嵌入与组合地图等基本理论.

浅谈逆向工程中自由曲面技术的应用

逆向工程(Reverse Engineering),也称反求工程,是数字化设计中的重要设计手段之一。它不仅是简单地复制模型和零件的过程,也需要设计人员进行数据化的再设计。因此,在逆向工程的自由曲面造型中,应在保证精确性和质量的同时,也要保持一定的自由度和灵活性。

边界稳定化Heegaard曲面具有临界性的一个必要条件

拓扑极小曲面是三维流形中一类重要的曲面,由David Bachman首次提出,其中,指数为2的拓扑极小曲面称为临界曲面,它是一类弱可约曲面,但具有类似不可压缩曲面和强不可约曲面的性质,在Lee Jung Honn工作的基础上,证明了边界稳定化后的Heegaard曲面是临界曲面时,原来的Heegaard曲面具有不交线性质.

莫比乌斯环面上的建筑结构数字建模

莫比乌斯环面是一种单侧、不可定向的曲面,是曲面拓扑学中重要的研究对象。建筑几何造型就是要确定建筑物表面的基本曲面及曲面上的基本网格剖分。采用刚体运动学对该建筑造型进行几何分析,利用两个独立的旋转角作为群参数,通过运动群的矩阵表达,得到莫比乌斯环面的参数方程,并计算出莫比乌斯环面上离散插值点集合。利用犀牛软件的曲面分析功能,对莫比乌斯环面几何造型进行可视化演示。同时进行了曲面的网格剖分,给出结构整体布置的拓扑网络。

The Physics-Based Manifold Modeling Method for Free-form Surface Design

A new framework for free-surface design is proposed.Using Manifolds can generalize the spline scheme to surfaces of arbitrary topology,Physics-based modeling incorporate physical laws into shape representation to provide direct shape interaction.The combination presents a new method inherits the attractive properties of the manifold surface as well as that of the physcis-based models.

建造导向的复杂空间结构拓扑几何优化研究

以曲面上多边形拓扑网格结构作为媒介,分析了建筑设计和结构需求同建造和几何约束之间的相互影响与反馈。针对二者之间的联系与反馈,提出了两类优化生成策略,进而探讨了它们在建筑形式中可能扮演的角色,即结构分析如何指导网格生成、几何限制如何影响形式与结构系统。