网格变形

摘要： 随着技术的发展,机器雕刻越来越多地用于包括橄榄核雕在内的手工艺品雕刻行业.为自动生成适合于橄榄核随形雕刻的三维模型,并快速生成雕刻刀具路径,提出了一种面向橄榄核机器雕刻的模型编辑和刀具路径规划方法.首先通过基于方向包围盒的刚性对齐、基于改进的径向基函数的网格变形和近似刚性网格变形将已有的三维模型进行编辑,得到适用于橄榄核随形雕刻的三维模型.继而将编辑后的模型切片,并根据预置的刀具信息快速生成四轴三联动刀路.实验表明,该方法能快速得到适用于橄榄核随形雕刻的网格模型和加工刀具路径,实际雕刻效果较好.

摘要： 相比传统的弹簧法等方法,基于球松弛算法的动网格松弛法在复杂边界大变形条件下可以得到质量更高的边界网格以及更大的极限变形量,但该方法在时间效率上还有提升的空间。引入二重网格,采用动网格松弛法进行稀疏网格的网格变形,将边界位移传递到整个网格计算域;再利用二重网格映射,将稀疏网格位移映射到原有计算网格的节点上。算例表明,改进后的动网格松弛法在极限变形量和变形后网格质量基本保持不变的情况下,能够有效地提高网格变形的计算效率。此外还研究了二重网格的粗细网格节点数之比(粗网格为稀疏网格,细网格为原计算网格)对网格变形的影响,算例表明最佳计算效率出现在粗细网格节点数之比为0.5左右时。

摘要： 为了解决由原始点云数据局部密度稀疏、不均匀或者法向量错误等制约因素引起的重建网格质量问题,利用对抗神经网络中权重共享的特性和对抗的训练过程,提出一种基于对抗网络的点云三维重建方法。首先,利用预测器对网格模型边的偏移量进行预测,从而得到每一个顶点的位移,并进行拓扑保持的顶点重定向,得到新的网格模型。然后,利用判别器中的点云分类器,提取原始点云数据和网格模型表面采样点集的高维特征,并基于高维特征进行空间感知的判别,用于区分原始点云与采样点集数据。最后,使用对抗的训练方式将预测器与判别器的输出数据关联起来,通过多次迭代优化网络模型,从而得到满足点云空间特征的三维网格模型。在不同的点云数据集上进行实验,并使用MeshLab软件进行效果展示,结果表明,该方法能够重建出满足点云空间信息的三维网格模型,同时能够解决粗劣的点云数据引起的网格质量问题。

摘要： 利用FIRE软件中的伴随求解方法对柴油机进气道进行优化,过程简单,网格变形容易,大幅提高了气道性能,为气道的快速优化提供指导。

摘要： 保持时域连贯性与保证图像空域的重建质量在视频重定向中至关重要。针对这个问题,提出一种基于运动历史图的网格变形方法进行视频大小的调整。通过估计帧间摄像机的运动,将视频帧对齐在时间轴上,构造全局运动模型,从而获得全局运动历史图;利用运动历史图来顺序指导单帧图像形变,将单帧图像的放缩问题转换为网格变形问题,通过构造一系列约束条件在网格上建立保持整体形状的最优化模型,实现背景的时间连续性的同时又有效地保持运动对象的形状。测试结果显示无论是处理静止的视频还是具有复杂运动的视频,该方法都能获得令人满意的结果,且能实现对视频流的实时处理。

摘要： 为了提高动网格生成的计算效率,深入分析了广泛使用的径向基函数插值动网格方法,进一步放宽其贪心选点的约束条件,提出并完善了一种基于支持向量回归的高效动网格技术,并给出了该机器学习算法针对网格运动的适配方案。基于基准案例的三套疏密网格和四类运动形式,对不同径向基核函数的拟合性能进行了全面测试分析。以前期采用的高斯核函数方法为基准,进一步通过典型动网格案例,量化对比了筛选出的核函数在网格变形质量、计算效率和参数设置等方面的能力。结果表明基于CP C~2和IMQB核函数支持向量回归的动网格方法具有良好的变形能力和计算效率。

摘要： 传统图像配准技术受限于严苛的初始输入已难以满足人们的需求,近年来,视差图像的配准逐渐成为图像拼接技术中的研究热点.基于视差形成原理介绍了视差图像配准的难点与一般流程.主要研究了基于特征的视差图像配准技术,对近年来视差图像配准的研究成果进行了归纳梳理,并从基于多平面对齐的图像配准、基于网格变形的图像配准以及缝合线驱动的图像配准三个方面进行阐述.通过对各种典型的视差图像配准算法的算法思想、特点以及局限性进行描述和比较,提供该领域研究现状的系统综述,并对视差图像配准技术的研究趋势进行了展望.

摘要： 针对传统大范围云导风生成及显示过程中存在较大计算冗余的问题,提出一种快速风场可视化算法,可使用卫星云图序列直接生成便于人眼观察的大范围云导风态势展示视频.该算法首先使用稀疏像素块匹配分析得到相邻帧之间的运动信息,再使用匹配结果形成图像形变网格,最后使用该网格对噪声纹理图像进行形变和颜色混合叠加操作,从而输出风场运动轨迹的动态视频.由于无须复杂的光流计算和额外流场可视化后处理等步骤,该算法在程序实现时更加便捷,对计算硬件依赖性较小.实验结果显示,这种直接可视化算法可以生成易于辨识的、时间一致性强的云导风动态可视化视频,能应对红外、可见光和水汽等各种波段的卫星图像数据,对云层无规则消散、生成等干扰具有较高鲁棒性.

摘要： 国外某汽车公司新设计的一款赛车要参加一项国际性拉力大赛.因距赛事准备只有2个月时间,没有足够的时间进行物理风洞试验,来优化扰流板、发动机罩、稳定翼等关键区域的造型设计,以提升赛车的性能,赢得比赛.文章通过汽车行业当前主流的外形集成优化平台,采用网格变形技术,实现关键位置的形状优化.最终新款赛车在气动阻力没有提高的前提下,增加16％的下压力,让赛车具有更好的高速运动操控稳定性和动力性,拿下当时的国际性拉力大赛大奖.

摘要： 针对影视和游戏行业中的虚拟角色模型的定制和网格变形编辑问题,提出了一种径向基函数的虚拟人体角色网格变形的算法.算法通过增加一定数量的空间离散控制点,快速改变虚拟人体模型的局部形态,从而实现了虚拟角色模型的定制和网格变形编辑.借助这一算法,开发了虚拟角色快速制作原型系统.实验表明,算法和执行流程可以快速批量生产外形各异的虚拟人物角色,并用于具体项目需求中.整个生产过程可以完全通过程序控制完成,也可以引入一定的交互式操作,具有很高的灵活性和稳定性.

摘要： 以MIRA阶背式模型为研究对象,利用网格变形技术将模型参数化,应用试验设计中的优化拉丁超立方设计方法创建样本点;在此基础上,对各样本点对应模型进行仿真计算;并根据计算结果利用响应面模型建立近似模型,通过进化算法对近似模型的全局寻优求解,得到目标函数风阻系数的最优值并输出对应优化模型,整个过程自动优化,优化效率高.计算结果显示模型优化后的风阻系数较原来减少了15.9％,表明为该方法在汽车气动减阻优化中有较好的减阻效果和可行性.

摘要： 网格变形技术是含有动边界的非定常流动仿真的关键技术,广泛应用于在气动弹性、气动外形优化、飞行器结冰、多体分离仿真等领域.基于径向基函数法的网格变形技术不需要网格点之间的连接关系,适用于任意拓扑的网格变形,且网格变形质量较高,近年来在仿真领域得到了广泛关注.但该方法计算量和内存需求非常大,无法直接应用于数值仿真.针对该问题,大量学者对该算法进行了改进,提出了一系列基于径向基函数法的网格变形技术,取得了较大成功.对基于径向基函数法的网格变形技术及其改进算法进行了简要的总结.

摘要： 本文提出了一种粘性混合网格生成方案,同时改进了孙树立等提出的基于均值重心坐标插值的动网格方法,发展了结合距离场和均值坐标插值的网格变形方法,提高了变形后边界附近网格单元质量,适用于粘性混合网格变形.

摘要： 为了减少优化过程中反复生成计算网格的时间,本文基于自由变形技术(FFD)和Delaunay图映射,构建了适用于不同网格类型的网格变形技术,实现了从几何外形参数化到计算网格变形.进一步结合SVR模型和遗传算法,构建了比较完整的气动优化设计平台,并利用该平台完成了翼型的单设计点和多设计点气动优化设计.

摘要： 为提高旋翼气动弹性耦合分析精度,在旋翼气动弹性耦合(CFD/CSD)研究中引入弹簧系统网格变形方法,建立了一套适合于旋翼气动载荷分析的CFD/CSD耦合方法.为了解决CFD/CSD耦合中关键的网格变形问题,旋翼桨叶贴体网格变形采用基于"ball-vertex"弹簧系统的动态网格方法,在网格节点周围引入"ball-vertex"概念,通过添加冗余约束,保证网格结点在变形过程中不会越过与该点所对应的对角面,从而避免了畸形网格单元的产生.旋翼流场计算采用基于N-S方程的CFD模块,对基于运动嵌套网格的空间流场进行求解,湍流模型采用B-L模型.结构分析采用基于中等变形梁理论的CSD模块,基于Hamilton变分原理建立旋翼桨叶动力学方程.首先对振荡NACA0012翼型的流场进行了求解,验证网格变形模块和CFD模块,然后采用UH-60A旋翼对结构动力学模块进行验证.在此基础上,计算了UH-60A旋翼桨叶在前飞状态下的气弹载荷,并与飞行测试数据进行了对比.计算结果表明,本文的弹簧系统网格变形方法可以有效适用于旋翼CFD/CSD耦合计算分析,提高了旋翼气弹载荷的预测精度.

摘要： 本文采用弹簧近似方法实现网格变形,将网格变形技术应用于二维翼型网格,测试网格变形能力和网格质量,并将该方法推广至三维机翼的扭转和弯曲变形,结果表明该变形技术是符合要求的.

摘要： 基于重心坐标插值的网格变形方法具有较强的变形能力和较好的变形效果.该方法首先计算网格点在初始区域对应边界点的均值重心坐标,然后由边界点的位移直接插值求得内部网格点的位移,其计算规模可以预知,并且适于并行运算.本文利用CUDA实现了该算法的GPU并行方案.测试算例表明,GPU并行方案的运算速度比CPU可加快百倍以上,大幅度提高了网格变形方法的效率。

摘要： 在课题组开发的流场求解器HUNS3D的基础上发展了网格变形和气动弹性计算方法.对于物面网格节点数目较多的网格利用贪心算法在过程中进行数据精简从而有效减少计算量.由于结构表面网格相对于流体网格数量较少,故作为RBF的样本点来进行网格变形.气动弹性计算的每步循环中包含表面气动力和表面位移采用RBF作为子程序进行插值.为了证明程序的有效性,利用算例进行了验证.结果证明在基于CFD的气动弹性计算和任意变形分析中,利用贪心法改进的RBF插值方法与体网格大小无关,且在大变形下依然效果良好.

摘要： 采用Altair公司CFD软件AcuSolve对离心水泵进行了定常三维流动模拟.数值模拟基于N-S方程,采用Spalart-Allmaras一方程湍流模型和参考坐标系法(Reference Frame)模拟叶轮旋转流场,并根据流场特征分析了水泵蜗壳隔舌附近为重点考察区域.然后采用 HyperMesh中的HyperMorph功能对水泵蜗壳隔舌外形进行网格变形设计,探讨了蜗壳隔舌半径对水泵性能的影响.

摘要： 距离倒数加权法(Inverse Distance Weighting IDW)是目前应用较广的插值方法之一，是高效、简单、直接的插值方法。本文基于IDW插值法模型和动网格应用实例，研究了基于IDW的网格变形方法中的最优参数问题。研究了不同网格类型、变形结构边界、运动形式下网格变形能力和网格变形质量与参数选取的关系。本文以二维基本的平动和转动变形为例，根据实际网格变形效果，得到了参数选取与网格类型和结构边界无关的一般性结论，以及不同变形形式下参数的取值范围。不论是转动变形还是平动变形，平动项参数取值范围为[1，2］时，网格变形能力和网格质量均较优。而转动项参数的取值与变形形式相关，转动变形中转动项参数取值为2；而平动变形时可忽略转动项，即转动项参数趋于无穷大。

摘要： 本发明提供一种基于插值变形网格的大变形运动数值模拟方法，包括以下步骤：将大变形运动过程沿时间方向分解为多个变形幅度较小的子运动过程；对于任意子运动过程，生成其起始时刻的计算域目标网格；对每个子运动过程进行数值模拟。本发明采用分阶段接力计算的方式完成整个大变形过程的数值模拟，使变形网格方法可以被应用于大尺度长程相对运动的模拟，拓宽了变形网格方法的应用范围，提高了大变形运动流场数值模拟的精度和鲁棒性。

摘要： 一种适应大变形的环式变形、参数化橡胶网格的成型方法，将整个模型剖分出左、中、右3个区域，并对容易发生大变形、网格扭曲严重的左和右2个区域进行共4个类五边形剖分，然后在每一个局部类五边形区域进行参数化的网格设置，并使每边网格数量满足如下要求：

摘要： 本发明公开了一种基于结构化网格的混合型网格变形方法，首先从待变形网格中等间距提取若干个组成粗化网格，采用线性弹性法进行粗化网格变形；接下来利用线性插值法对粗化网格进行线性插值，计算线性插值后节点的位置偏移值，完成细化网格变形，最终实现全部网格变形。该方法兼顾了线性弹性体法的支持大变形的能力和线性插值法的计算效率高、占用内存小的特点，是一种高效鲁棒的网格变形方法。

摘要： 本发明公开了一种基于控制网格变形的部件网格融合方法，包括：S1，对源网格和目标网格的融合边界进行预处理；S2，生成源网格与目标网格的控制网格；S3，对控制网格进行变形及融合处理；S4，对变形及融合后的控制网格进行渗透处理。本发明还公开了一种基于控制网格变形的部件网格融合系统。采用本发明，可有效处理具有任意拓扑结构的融合边界的网格之间的融合问题，并且在保持网格几何特征的基础上自适应的变形。

摘要： 本发明提供一种虚拟手术中可变形对象切割仿真的网格变形优化方法，采用几何优化和拓扑优化，并结合多线程方法对多个任务并行处理，用以解决切割仿真过程中出现的病态单元问题。该方法包括四个步骤，第一，搜索目标单元，根据网格质量搜索需要处理的网格单元；第二，网格优化预处理；第三，网格拓扑优化过程；第四，网格几何优化过程。其中步骤二、三、四使用多线程并行处理。本发明可以在提高网格质量的同时减少网格数量，可以有效的提高网格模型变形计算的效率和稳定性。

摘要： 本发明公开了一种基于结构化网格的混合型网格变形方法，首先从待变形网格中等间距提取若干个组成粗化网格，采用线性弹性法进行粗化网格变形；接下来利用线性插值法对粗化网格进行线性插值，计算线性插值后节点的位置偏移值，完成细化网格变形，最终实现全部网格变形。该方法兼顾了线性弹性体法的支持大变形的能力和线性插值法的计算效率高、占用内存小的特点，是一种高效鲁棒的网格变形方法。

摘要： 本发明公开了一种基于控制网格变形的部件网格融合方法，包括：S1，对源网格和目标网格的融合边界进行预处理；S2，生成源网格与目标网格的控制网格；S3，对控制网格进行变形及融合处理；S4，对变形及融合后的控制网格进行渗透处理。本发明还公开了一种基于控制网格变形的部件网格融合系统。采用本发明，可有效处理具有任意拓扑结构的融合边界的网格之间的融合问题，并且在保持网格几何特征的基础上自适应的变形。

摘要： 本发明提供一种基于网格质量反馈优化的弹性体网格变形方法，包括以下步骤：步骤S100：根据待变形的弹性体网格受外力变形后，弹性体网格内部网格单元产生的弹性应变ε和网格单元的应力状态σ，构建含网格单元的弹性模量E的待变形弹性体网格变形模型；步骤S200：建立网格单元的网格质量反馈值，

摘要： 本发明提供了一种基于RIMD变形成分的人体网格变形方法及系统，包括：从运动人体网格数据集中提取旋转不变网格差异变形特征向量；在人体源网格上设置节点，根据测地线距离对人体源网格模型进行分割；在每个关节区域提取变形成分，根据旋转不变网格差异和缩放/切变分量的幅度确定局部支持；拟合提取的变形成分，对变形网格的权重向量进行优化，对混合缩放/切变分量进行约束，恢复满足指定顶点约束的变形网格。本发明基于RIMD变形特征向量提取变形成分，可以提取出表征关节运动的变形成分。使用提取的变形成分进行网格变形，对变形网格的权重向量的优化进行约束，避免网格模型的过度缩放，可以重构出更为自然合理的结果。

摘要： 本发明提供一种虚拟手术中可变形对象切割仿真的网格变形优化方法，采用几何优化和拓扑优化，并结合多线程方法对多个任务并行处理，用以解决切割仿真过程中出现的病态单元问题。该方法包括四个步骤，第一，搜索目标单元，根据网格质量搜索需要处理的网格单元；第二，网格优化预处理；第三，网格拓扑优化过程；第四，网格几何优化过程。其中步骤二、三、四使用多线程并行处理。本发明可以在提高网格质量的同时减少网格数量，可以有效的提高网格模型变形计算的效率和稳定性。