基于特征提取的三維形狀混合算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)激發(fā)設(shè)計(jì)師的靈感、達(dá)到產(chǎn)品的創(chuàng)新已成為可能。三維形狀混合技術(shù)就是這樣的一種技術(shù)。它是在運(yùn)用計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)從一個(gè)形狀變換到另外一個(gè)形狀的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同于現(xiàn)有形狀的一系列新形狀。因此,將此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)設(shè)計(jì)中就能夠通過(guò)混合具有不同外觀的產(chǎn)品而生成富有創(chuàng)造性的一系列新形狀,這些新形狀不僅具有設(shè)計(jì)師指定的特性,而且使產(chǎn)品達(dá)到創(chuàng)新。
　　 本文以計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)為應(yīng)用背

2、景,對(duì)基于特征提取的三維形狀混合算法進(jìn)行深入的研究。因?yàn)橐粋€(gè)產(chǎn)品的特征基體現(xiàn)著該產(chǎn)品的特性。如果在三維形狀混合過(guò)程中,產(chǎn)品的特征基丟失,那么產(chǎn)品創(chuàng)新和改進(jìn)就會(huì)失去意義。因此,特征基的保留是三維形狀混合技術(shù)中的關(guān)鍵。為解決特征基的丟失問(wèn)題和算法的時(shí)間效率問(wèn)題,本文提出了一種基于特征提取的三維形狀混合算法。此算法不僅可滿足產(chǎn)品創(chuàng)新和改進(jìn)的要求,而且由于特征基的提取使產(chǎn)品模型的特征基在混合過(guò)程中得到有效的保留。具體工作如下:
　　 (

3、1)為了快速有效地完成三維形狀混合過(guò)程,歸納、闡述了產(chǎn)品邊界模型的特點(diǎn),選取STL文件模型為基礎(chǔ)模型,使用AVL樹(shù)實(shí)現(xiàn)了STL文件數(shù)據(jù)的半邊結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲亟?此拓?fù)淠Ｐ头奖愕夭樵兒筒迦朦c(diǎn)、邊與面。然后通過(guò)對(duì)拓?fù)渲亟Ｐ偷臉?biāo)準(zhǔn)化得到模型之間的粗略匹配；
　　 (2)為實(shí)現(xiàn)本文提出的基于特征提取的三維形狀混合技術(shù),首先利用半邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)查找的方便性,求出每條邊的二面角,根據(jù)一種自適應(yīng)二面角閾值的特征提取技術(shù),計(jì)算出模型特征邊的閾值,從而

4、得到滿足三維形狀混合技術(shù)的特征邊。然后,完成任意零虧格三角網(wǎng)格模型的參數(shù)化和匹配關(guān)系的建立,根據(jù)球面參數(shù)化模型之間映射關(guān)系,分別求出頂點(diǎn)和面,邊與邊的映射關(guān)系,再根據(jù)此映射關(guān)系建立新的拓?fù)潢P(guān)系模型。其中包括:特征提取(二面角的求解),頂點(diǎn)和邊交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)位置求解,新拓?fù)淠Ｐ偷那蠼狻?br>　　 (3)建立了算法的原型系統(tǒng),結(jié)合實(shí)例分析了不同插值函數(shù)對(duì)結(jié)果的影響,對(duì)比特征提取與非特征提取的結(jié)果,驗(yàn)證了算法的可行性與高效性,并將算法應(yīng)用到了