三维形状生成中的部件匹配及融合技术

• 作 者: 熊昂
• 机 构: 大连理工大学
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 三维形状生成 部件匹配 部件融合 计算机辅助设计

基于已有形状的三维形状生成方法是目前计算机辅助设计与计算机图形学领域中的研究热点之一，通过重用现有的三维网格形状来生成一系列造型新颖而又功能合理的三维形状。本文基于三维形状部件匹配和融合技术，研究了一种重用已有三维网格形状的形状生成方法。　　基于点云Hausdorff距离实现三维网格形状之间部件匹配。Hausdorff距离是两个集合之间距离的一种度量形式，将其延伸到三维空间，以三维形状部件的点云坐标作为度量集合输入，可以快速衡量各部件之间的相似度。根据两形状各部件之间的相似度，采用贪心算法可进行部件匹配。实验表明，该匹配算法可以满足功能相似形状的部件匹配要求。　　研究了基于三角形面片对应和网格球面参数化的两种部件融合算法。部件融合根据匹配的部件对按一定的融合系数生成中间过渡部件。基于三角形面片对应的融合算法，依次对应匹配部件对的三角形面片和顶点，然后按融合系数进行对应顶点坐标插值生成新顶点，再将新顶点反代入原始网格结构可得融合部件。该融合算法可以满足实时性要求。基于网格球面参数化的部件融合算法，通过球面参数化和网格联合方法建立匹配部件对之间的联合网格，用联合网格表示两匹配部件可反求两组一一对应的极值顶点集，再对极值顶点集按融合系数插值可得融合部件。该算法可生成表面特征更精细的融合效果。　　基于三维形状部件匹配和部件融合，研究了一种重用已有三维网格形状的形状生成方法。选取两三维网格形状作为输入，进行两形状之间的部件匹配以建立部件对应关系；采用两种不同算法进行匹配部件融合，产生融合部件；根据输入形状部件之间的接触关系，重建融合部件之间的连接关系，重连接融合部件以生成新三维形状。　　实验表明，本文方法可按连续和多路径变化的方式生成一系列造型新颖而又功能合理的三维形状。