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光顺是几何造型中的一项重要技术,其目的是滤除模型表面噪声,产生高质量的光滑曲面。本文首先对目前已有的网格模型光顺理论进行总结,然后结合实际应用,设计了一种保持特征的网格光顺方法。该方法首先提取网格特征,然后对特征区域与非特征区域采用不同的光顺策略。本文在以下两个方面有所创新:
1、辅助用户进行参数设置。目前大多数光顺算法在实现过程中都需要设置参数或阈值,然而这些数值常常难以控制,调节。当将这样的算法应用于实际系统时,会为普通用户带来困难,因为她们可能并不熟悉系统内部所采用的算法和相关参数的意义。本文在对噪声网格光顺之前,要先将模型分为特征区域和非特征区域两个部分。利用曲率直方图,可以帮助用户直观、高效地完成这两个区域分界阈值的选取。系统首先给出该分界阈值的初始估计,用户根据快速结果反馈,再对该值进行微调,从而达到理想的特征提取效果。这种交互方式灵活、高效,易于用户控制。
2、对法向量均值滤波光顺算法进行改进,使其具有保持特征的性质。通过为模型特征区域与非特征区域的面片法向量设计不同的滤波器,光顺后的法向量能够保持网格原有特征。利用最小二乘法重新调整顶点位置,使其拟合光顺后的法向量。由于网格特征已预先提取,因此可以方便地对其进行统一处理。以此为基础,本文实现了一种特征线平滑算法,用以解决特征线平滑度较低的问题。
本文方法和其它几种方法在光顺结果、效率、稳定性、交互性等方面进行了比较。实验结果证明了本文方法的有效性。