基于草绘的网格曲面拉伸变形算法.pdf

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1、第18卷第4期计算机集成制造系统Vo1．18No．42012年4月ComputerIntegratedManufacturingSystemsApr．2012文章编号：1006-5911(2012)04-0691-06基于草绘的网格曲面拉伸变形算法李志刚，李际军(浙江大学计算机学院，浙江杭州310027)摘要：为提高产品概念设计中三维模型重构的效率，设计了一种基于草绘技术的网格曲面拉伸变形方法。以多模式交互方式选择拉伸区域，系统自适应调整拉伸区域网格模型拓扑结构；利用投影方法将自由形式或非自由形式二维拉伸轨迹曲线转化为空间三维曲线；将拉伸区域边界曲线进行扫掠处

2、理，进而对已形成的相邻扫掠曲线进行连接，最终形成拉伸网格曲面模型。通过在自主开发的软件平台上进行多种工业模型拉伸变形测试，验证了该算法的有效性和工程可行性。关键词：草绘技术；网格曲面；拉伸变形；拉伸区域；拉伸轨迹曲线；曲面光顺中图分类号：TP391文献标志码：ASketch-basedmeshextrudingdeformationalgorithmLIZhi-gang，LjJi-j“(CollegeofComputerScience，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Toimprovetheef

3、ficiencyof3Dmodelreconstructioninproductconceptualdesign，asketch-basedmeshextrudingdeformationmethodwasdesigned．Extrudingareawasselectedinmulti-modeinteractionway，andmeshmodeltopologyinextrudingareawasadjustedbysystemadaptively．Byusingprojectionmethod，2Dextrudingcurveoffreeformornon

4、-freefoITnwastransformedintospace3Dcurve．Theboundarycurveofextrudingareawasswept，andtheadjacentcurvesweresewedtoforlTlextrudingmeshmode1．Theeffectivenessandfeasibilityofthismethodwasverifiedontheself-developedsoftwareplatform．Keyw埘1ds：sketchtechnology；mesh；extrudingdeformation；extru

5、dingarea；extrudingcurve；surfacefairing到对原始模型的精确控制，但编辑和控制这些旋转0引言矩阵的直观性较差且非常耗时；基于向量域_6。]和基基于草绘的模型构造技术，由于其交互性强、直于点_8]技术的变形算法、基于空间虚拟雕塑变形方观、易于使用，被广泛应用于各种领域。草绘技术不法L9]，都不是对模型直接进行操作，而需要进行大量是传统意义上的计算机辅助设计(ComputerAided的计算，不适用于要求实时交互性强的变形系统。Design，CAD)技术，其适用范围是概念设计。例如在通过解偏微分方程的网格变形方法也得到了比较广产品

6、外形设计领域，为了真实反映设计者的设计理泛的研究，如周昆等Ll0J提出利用拉普拉斯算子控制念，经常需要利用草绘的方式，基于初始网格曲面模变形后模型的体积，Zimmermann等[11]提出一种轮型，通过对网格模型的拉伸变形快速生成另一模型。廓线对网格变形的控制方法，Schmidt等L】]利用草目前出现了各种各样的网格变形方法，交互性绘线对模型进行变形与组合。基于轮廓线的变形方变形技术也有较大的发展，其中最具代表性的是自法[13-16]也越来越受到关注，轮廓线以直观的方式帮由变形算法L1]，该方法通过控制旋转变形矩阵，达助用户控制曲面结构，通过编辑这些轮廓线，可

7、以对收稿日期：2011—04—07；修订日期：2011—07—06。Received07Apr．2011；accepted06July2011．基金项目：国家863计划资助项目(2006AA04Z106)；浙江省自然科学基金资助项目(Yl110283)。Foundationitems；ProjectsuportedbytheNationalHigh-Teeh．R&DProgram，China(No．2OO6AAO4ZIO6)，andtheZh~iangProvincialNaturalScienceFoundation，China(No．Y1110283)．计

8、算机集成制造系统第18卷曲面进行大幅度