Fast Approximate Geodesic Paths on Triangle Mesh

We present a new algorithm to compute a geodesic path over a triangle mesh. Based on Novotni＇s propagating wavefront method which is similar to the well known Dijkstra algorithm, we made some improvements which Novotni had missed and we also gave the method to find out the geodesic path which Novotni had not. It can handle both convex and non-convex surfaces or even with boundaries. Experiment results show that our method works very well both in efficiency and precision.

三角网格表面近似测地线的计算

为了有效地计算三角网格表面任意两点间的近似测地线,将三角网格模型表示成带权图,计算带权图上两点间的最短路径,并迭代细分最短路径邻域内的边以构造新的带权图求解.改进了细分顶点的生成策略,提出了邻域扩展的方法,提高了迭代运算速度,有效地解决了迭代细分算法容易陷入局部最优的问题;并把测地线距离应用于径向基函数,实现了一种曲面变形算法.实验表明该算法达到了较好的效果.

改进的三角网格表面近似测地线算法

三角网格表面的测地线计算问题可转化为三角网格表面两点间的最短路径计算问题，为了快速地计算三角网格表面测地线，提出一种基于缩小最短路径搜索区域的三角网格表面近似测地线算法。将三角网格沿坐标系三坐标轴方向进行空间单元划分，使用A？算法求出两点间的最短路径盒子序列，进而得到新的搜索区域，计算三角网格上两点间的最短路径，迭代细分最短路径邻域内的边以构造新的网格求解测地线。实验结果表明，该算法能够快速准确地计算出三角网格表面任意两点间的近似测地线，有效解决大型三角网格上最短路径计算速度慢的问题，计算速度较改进前的算法提高了10倍~59倍。将该算法应用到虚拟肝脏手术系统的区域标定中，可满足虚拟场景中对计算实时性和效果真实性的要求。

基于测地路径的牙齿模型交互分割算法研究

从3维牙颌模型中精确地分离出单颗牙齿是计算机辅助正畸治疗的重要步骤。由于牙齿有不同的形状并且不同个体之间有很大差异,其自动分离比较困难。为此,提出一种交互分割单颗牙齿的方法:首先,在牙颌模型上交互选定特征点,然后计算特征点间近似测地路径,待测地路径封闭后,利用区域生长方法从整个牙颌模型上精确分离出单颗牙齿。实验结果显示,该算法执行速度快,用户交互量少,且分割得到的牙齿边界线平滑,较好地满足口腔正畸的临床要求。

3D试衣系统中个性化人体建模方法

论述了从点云数据中用三角片重建人体曲面的方法.首先对人体的各部位采用基于曲率变化的方法采样,提取和保存了人体的特征点、特征轮廓线,克服了三角片无语义的缺点,并且生成人体骨架,为后期的动态展示服装打下了基础.然后采用轮廓同步前进法绘制三角片,重建3D人体模型.该建模方法数据量小,能快速生成逼真的人体模型,满足3D虚拟试衣的要求.

基于虚拟现实的拖拉机变速箱装配系统设计

针对拖拉机变速箱装配工艺复杂、成本高、产品开发周期长等问题,研究了基于虚拟现实的拖拉机变速箱虚拟装配技术,开发了具有沉浸感、想象性、交互性等特点的拖拉机变速箱虚拟装配系统。首先,通过研究变速箱虚拟现实模型构建方法,采用模型数据转换的方式从CAD系统提取拖拉机变速箱装配信息,在虚拟装配环境中建立拖拉机变速箱装配信息层次模型,运用Mesh合并、几何元素删减等模型预处理技术获取轻量化虚拟现实模型。其次,基于C#语言在Unity3D环境中开发虚拟装配软件,实现变速箱零部件在虚拟装配环境中的移动、旋转、定位装配、场景漫游、音效播放、零部件名称显示、装配路径规划等功能。最后,以Oculus Quest2头戴显示器为交互设备开展拖拉机变速箱装配试验。试验结果表明:本文开发的变速箱虚拟装备系统运行流畅、模型交互准确、用户操作体验良好,可缩短变速箱虚拟装配周期、降低开发成本。