網(wǎng)格模型上基于手繪的四邊形生成.pdf

1、在工業(yè)設(shè)計(jì)和制造中，經(jīng)常需要對(duì)已有的物體或部件進(jìn)行數(shù)字化，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：首先通過掃描儀采集模型的三維坐標(biāo)信息，得到一系列的空間數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后通過對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合建立相應(yīng)的曲面模型。這也就是通常所說的逆向工程。針對(duì)不同的應(yīng)用目的，研究人員常采用不同的曲面表示方法來擬合這些數(shù)據(jù)。NURBS作為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在該方面有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的物件模型，單獨(dú)用一張曲面擬合是不充分的，因此一個(gè)良好的數(shù)據(jù)分片方法對(duì)于物體最終模型的建立有著

2、舉足輕重的作用。 三角網(wǎng)格曲面進(jìn)行四邊形區(qū)域劃分是逆向工程的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其目的是將網(wǎng)格模型劃分成若干四邊形區(qū)域，然后對(duì)每個(gè)四邊形區(qū)域采用一張曲面來擬合，同時(shí)要求在相鄰的曲面之間滿足一定的幾何連續(xù)性。近年來，一些學(xué)者相繼提出了多種網(wǎng)格曲面四邊形生成算法，歸納起來可分為兩類：一類是完全自動(dòng)地將網(wǎng)格區(qū)域劃分成若干四邊形區(qū)域；另一類是通過交互直接將網(wǎng)格模型劃分成若干四邊形區(qū)域。前者較少地需要人工交互，但不便于用戶控制四邊形設(shè)計(jì)，可能生

3、成較多的奇異點(diǎn)或者出現(xiàn)非四邊形，不能較好地控制局部四邊形的走向；后者交互方式不夠靈活，需要較多地人工交互，工作量非常大，對(duì)于復(fù)雜的實(shí)體模型直接劃分四邊形幾乎不可能。 可見，研究一種交互方式直觀，高效可控的四邊形生成系統(tǒng)是很有意義的。鑒于此，本文研究并提出了一種基于手繪的四邊形生成系統(tǒng)。在系統(tǒng)的處理流程中，首先通過特征提取算法自動(dòng)提取實(shí)體模型主要的特征線，同時(shí)通過刪除一些冗余的特征線，將特征線進(jìn)行合并以及對(duì)其中一些特征進(jìn)行延伸的方

4、法勾勒出物體的主要結(jié)構(gòu)特征；然后用戶通過我們提供的工具很方便地編輯特征線，以及通過示意的方式添加特征線，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)具體情況對(duì)要求對(duì)特征線進(jìn)行延伸以獲得用戶想要的特征線，最終可以獲得在實(shí)體模型表面上的一個(gè)奇異圖；同時(shí)用戶可以通過系統(tǒng)指定哪些奇異線是需要嚴(yán)格沿著四邊形邊界，哪些奇異線只是代表一個(gè)區(qū)域內(nèi)部一個(gè)走向；最終我們通過構(gòu)造一個(gè)離散調(diào)和方程求解出整個(gè)模型每個(gè)頂點(diǎn)的參數(shù)值，并自動(dòng)提取實(shí)體模型的四邊形劃分結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法主要特點(diǎn)是