含內(nèi)部孔洞的面模型虛擬切割仿真研究.pdf

1、虛擬切割廣泛應(yīng)用于CAD/CAM、生物醫(yī)學(xué)仿真、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中。對(duì)于三角面模型的虛擬切割實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，效果逼真，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，應(yīng)用方便。本文分別對(duì)三維面模型的切割、封面以及拼接的算法做了研究和程序?qū)崿F(xiàn)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。 本文主要在傳統(tǒng)的Suthedand-Hodgman多邊形裁剪算法的基礎(chǔ)上，引入頂點(diǎn)移動(dòng)算法進(jìn)行切割，該算法在虛擬切割過(guò)程中，確保頂點(diǎn)數(shù)量的增加量達(dá)到最少，因而，運(yùn)行效率高，實(shí)時(shí)性好，且無(wú)畸形三角

2、面片生成。但由于頂點(diǎn)移動(dòng)法可能會(huì)造成面模型發(fā)生形變，因此提出利用網(wǎng)格細(xì)分的思想，對(duì)切割模型在切割處首先進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分，再采用頂點(diǎn)移動(dòng)法，從而保證模型的真實(shí)性。 切割后的面模型會(huì)產(chǎn)生“中空”現(xiàn)象，為逼真仿真效果，需要對(duì)其進(jìn)行封面操作。切割交點(diǎn)形成一個(gè)多邊形區(qū)域，對(duì)于凸多邊形可以利用逐點(diǎn)插入法很快解決三角化問(wèn)題，但對(duì)于凹多邊形和內(nèi)部包含有孔洞的多邊形處理起來(lái)較為復(fù)雜。本文提出去除算法，即對(duì)所有的點(diǎn)按照整體剖分然后去除其中的孔洞部分。算

3、法通用性較強(qiáng)，不僅可以處理凹凸多邊形，且可以很好的解決孔洞問(wèn)題。 在實(shí)際應(yīng)用中，如虛擬手術(shù)中會(huì)出現(xiàn)模型拼接操作，本文也對(duì)相關(guān)拼接算法做了初步研究，提出了兩種解決網(wǎng)格拼接的思想--增點(diǎn)拼接和不增點(diǎn)拼接。對(duì)增點(diǎn)拼接進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。 本課題以VC++6.0和OpenGL為開(kāi)發(fā)工具對(duì)上述算法進(jìn)行了驗(yàn)證，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中自始至終貫徹了面向?qū)ο蟮木幊趟枷搿Ｒ蕴摂M手術(shù)中的三維面模型為數(shù)據(jù)來(lái)源，因?yàn)槠渚哂忻嫫瑪?shù)量多、幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，所以具有