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基于区间拓扑分析的参数曲面保拓扑的求交
区间拓扑分析 参数曲面 保拓扑 求交
2023/12/13
Computing the intersection between two parametric surfaces (SSI) is one of the most fundamental problems in geometric and solid modeling. Maintaining the SSI topology is critical to its computation ro...
曲面求交是计算机辅助设计（CAD）的基础操作，求交算法的拓扑稳定性是CAD系统稳定性的重要保障之一。样条曲面间的交线通常无法被准确参数化，这是造成CAD模型水密性问题的根源之一。在曲面求交中，在满足工业环境精度和效率要求的前提下，将交线的多分支、重分支、临近分支、小环、奇点全部正确计算是CAD领域的挑战性难题。
CAD几何引擎是核心工业软件的卡脖子技术，而参数曲面求交又是CAD几何引擎中最核心的问题。参数曲面求交面临的挑战主要是算法的稳定性，交线的精度控制和求交的效率。
本工作主要是对参数曲面求交稳定性问题展开研究，首次给出了两个参数曲面交线的完全的拓扑结构分析和可行的计算方法，为开发稳定的CAD几何引擎奠定了理论基础。文章被计算机图形学顶会接收。
针对三维建模中最常见的三角网格模型，采用基于代数学的方法来改进常见的基于几何学的三角形与三 角形求交测试算法。该算法利用暴力策略中的线性方程组。分别概述常见的和改进的三角形与三角形求交测试算法， 并给出算法的具体实施阶段。结果表明：与几种经典算法相比，改进的算法效率有一定优势，可通过重用不同方程 中的公共变量来加快求解的速度。
针对传统三角网求交计算方法逻辑结构复杂，维度上不统一等不足，本文基于几何代数理论，从对象表达、关系运算相统一的角度，构建了基于meet算子的自适应三角网求交算法。利用共形几何代数中与Grassmann分级结构一致的对象外积表达，建立了三角网的几何代数表达；基于meet算子构建空间三角网求交算法，探讨了该算法对几何对象及维度的自适应性；最后基于南极冰盖模拟数据对上述算法进行案例验证。结果显示，本文算...