【摘要】：采用傳統(tǒng)的體模型生成方法對非流形的面網(wǎng)格模型創(chuàng)建體模型時容易產(chǎn)生表面破損。本文提出一套由任意的三角面模型生成體模型的系統(tǒng)方案,對輸入的三角網(wǎng)格模型不做任何限制,能夠處理包括非流形的、無定向的以及三角形湯模型。本文方法可以有效避免表面破損問題,適用于柔性體的變形和切割仿真。柔性體體模型(以下簡稱柔性體模型)是由鏈接和六面體體素組成。通過采用基于八叉樹的變形切割算法,對柔性體模型進(jìn)行實(shí)際的切割測試驗(yàn)證了本文方法的有效性與健壯性。具體的研究工作分為以下幾個方面:(1)因?yàn)橛煞橇餍伪砻嫠薅ǖ捏w模型邊界在數(shù)學(xué)上是無定義的,提出在預(yù)處理階段,采用距離場與保證拓?fù)淞餍蔚牡戎得嫣崛∷惴?流形移動立方體算法或流形雙輪廓算法)將原始模型表面轉(zhuǎn)化為貼近原模型的封閉流形表面。(2)符號距離場的計算與表面重構(gòu)過程往往非常耗時。針對耗時問題,結(jié)合GPU的圖形繪制流水線以及OpenCL并行編程框架的優(yōu)勢,對GPU加速的距離場掃描轉(zhuǎn)換方法進(jìn)一步改進(jìn)。本文的距離場算法適用于任意三角網(wǎng)格模型,比基于維諾圖思想的特征掃描轉(zhuǎn)化算法適用范圍更廣,而相比基于空間分割的多線程算法效率可提高10-12倍。(3)利用GPU加速技術(shù)改進(jìn)了保證拓?fù)淞餍蔚牡戎得嫣崛∷惴?進(jìn)一步的提高了將原始模型表面轉(zhuǎn)化為封閉流形表面的整體效率,并降低了內(nèi)存消耗。(4)預(yù)處理過后,依次實(shí)現(xiàn)體素化、重構(gòu)表面等過程并生成用于變形計算的八叉樹,完成柔性體體模型的構(gòu)建。本文的體素化算法,也可直接用于某些含有輕微裂痕和微小孔洞的非流形表面,從而可為這類模型省去預(yù)處理的時間。
【圖文】：

圖 1.2 柔性體模型總體架構(gòu)示意圖被稱為體素（voxel）的六面體單元和連接于表述物體模型內(nèi)部的連接性。鏈接具有“體表面相交的鏈接以及在仿真過程中與切

下 7 種情況[29]，如圖 2.1 所示。的距離 d 等于向量長度|| Q -P ||。最近的點(diǎn)是點(diǎn) B。同理，當(dāng)點(diǎn) Q最近的點(diǎn)是點(diǎn) A（C）。當(dāng)點(diǎn) Q 距離最近。同理，，當(dāng)點(diǎn) Q 位于（BC）距離最近。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP332;TP391.41

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本文編號：2624198