细分曲面造型中关键技术的研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenchenyaya
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细分曲面既具有多边形网格的拓扑任意性,又具有参数曲面的连续性、一致性和仿射不变性等优点,因而在曲面造型中得到了非常广泛的研究与应用。自适应细分技术解决了均匀细分产生的细分面片呈指数增长的问题;曲面的求交与剪裁旨在解决工程应用中的难题;尖锐特征技术解决了实体模型尖锐效果的生成问题等。然而,这些技术多是从如何改善曲面质量的角度来考虑的,而很少涉及到支持曲面细分的数据结构。本文针对细分种类繁多,没有形成统一接口和已有自适应细分过程中存在的问题,从表示细分曲面的基本数据结构的角度出发,提出了一种统一的细分模式,并解决了自适应细分过程中产生拓扑裂缝的问题。主要工作如下:   1.对细分曲面造型的基础理论进行研究。分析了细分模式和自适应细分技术的研究现状,系统地阐述了细分的方法步骤,并介绍了几种典型的细分模式,归纳总结了细分方法的分类及其所具有的优点,同时对自适应细分技术的核心思想做了扼要介绍,为支持统一细分和自适应细分的数据结构的提出做好准备。   2.对现有的支持细分曲面的数据结构进行分析,提出了支持自适应统一细分的数据模型。鉴于半边结构对任意拓扑网格的管理能力,结合基本型/对偶型细分的特点,选取半边结构进行扩展研究,并用组合映射对其形式化表示,构造一种统一的细分模型,达到在同一个数据结构中支持多种细分方法的目的,从而减少建模工具的开发代价。   3.在自适应统一细分数据模型的基础上,进一步提取出多分辨率半边的数据结构,给出其遍历算法,并对基本型和对偶型细分进行了表示。结合自适应细分的思想,提出了基于多分辨率半边结构的自适应细分管理方式及对拓扑连接的访问算法,并同基于四叉树结构的自适应细分方法进行比较。最后,从时间复杂度和空间复杂度两个方面与四叉树结构进行分析比较,给出评估结果。结果表明:这种结构具有普适性,支持多种细分方法,允许在网格的任何多分辨率层次上及时有效的导航,并且,在自适应细分过程中避免了拓扑裂缝的产生。
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