基于有符号距离场的矿山三维模型布尔运算

针对复杂形态的矿山三维模型构建,提出一种基于三角网格的有符号距离场的三维模型布尔运算算法.首先借助方向包围盒层次树快速计算三角形之间的交线,然后通过约束德洛内三角剖分对候选的三角形逐个进行拆分,分别计算三角网格模型的顶点、边和面的角度加权伪法矢,建立要运算的2个三角网格的有符号距离场,从而根据有符号距离场确定拆分后三角形单元与另一个模型的位置关系,最终根据布尔运算类型进行取舍得到表面模型的运算结果.该算法能有效的对三角网格表面模型实施布尔运算,适用于各种复杂的矿山三维模型.

CSDF:一种基于STL的无锯齿差分网格剖分算法

针对基于差分的铸造CAE系统生成体网格时图像显示呈锯齿状这一问题,提出了一种基于STL面片模型的无锯齿网格剖分算法。算法采用一种新的组件式有符号距离场(CSDF)模型来对多个STL实体进行剖分。该模型采用了一种稳健的容错方法,能够对不封闭、缺点、少面的STL实体进行正确的剖分;使用BSP树来加速计算每个网格中心点距离铸件、砂芯、铸型以及浇注系统等STL几何实体的最小距离,并规定位于内部的中心点的距离为负,外部为正,表面为零,使得每一个网格点有一个表示材质的数据,同时还有几个不同的距离值;材质数据用来表示物理属性,而距离值用来进行STL实体的布尔运算,以实现组件式的网格剖分和几何模型的重建,获得光滑的后处理图像。实例表明:算法可行,可实现组件式的几何实体无锯齿网格剖分,且剖分结果能进行数值计算。

基于点云的鞋楦模型三角网格曲面重构

鞋楦数字化模型是进行鞋楦个性化快速定制的基础。提出一种基于点云模型进行鞋楦曲面三角网格模型快速重构的方法。采用k-d树方法快速搜寻点的k邻域,以特征值分解方法求取顶点的法矢,并对其进行一致化处理。在计算空间一点的有符号距离的基础上,采用Marching Cubes算法生成三角网格模型,完成曲面重构过程。算法实例显示,该方法是有效的,能够应用于鞋楦曲面逆向工程实践。

基于分群和几何约束的器官外部组织快速剥离方法

人体器官组织外部存在复杂的粘连和交错叠加,保留合理的外部参考组织而剥离掉部分外部组织对微创等手术提供可视化导视具有重要意义。本研究提出一种新的通过属性分群和几何约束对器官外部组织进行快速剥离方法,并采用有符号距离场运算对分割后的器官组织空洞进行有效的填充,分割和渲染的数据处理在GPU和CPU间交互操作,实现了人体器官分割和剥离的仿真显示。实验结果表明本研究方法可为各种器官的外部组织的整体和局部分割和剥离提供可视的实时显示,可为微创手术和介入治疗提供导视。