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3给力学习RHINO 曲面造型目前研究什么

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发表于 2011-2-15 12:59:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
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随着计算机图形显示对于真实性、实时性和交互性要求的日益增强,随着几何设计对象向着多样性、特殊性和拓扑结构复杂性靠拢这一趋势的日益明显,随着图形工业和制造工业迈向一体化、集成化和网络化步伐的日益加快,随着激光测距扫描等三维数据采样技术和硬件设备的日益完善,曲面造型近几年得到了长足的发展,这主要表现在研究领域的急剧扩展和表示方法的开拓创新。
    (1) 从研究领域来看,曲面造型技术已从传统的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接,扩充到曲面变形、曲面重建、曲面简化、曲面转换和曲面等距性。
 楼主| 发表于 2011-2-15 12:59:20 | 显示全部楼层
曲面变形(Deformation or Shape Blending) 传统的NURBS曲面模型仅允许调整控制顶点或权因子来局部改变曲面形状,至多利用层次细化模型在曲面特定点进行直接操作;一些简单的基于参数曲线的曲面设计方法,如扫掠法(Sweeping)、蒙皮法(Skinning)、旋转法和拉伸法也仅允许调整生成曲线来改变曲面形状。计算机动画业和实体造型业迫切需要发展与曲面表示方式无关的变形方法或形状调配方法,于是产生了自由变形(FFD )法、基于弹性变形或热弹性力学等物理模型的变形法、基于求解约束的变形法、基于几何约束的变形法等曲面变形技术,以及基于多面体对应关系或基于图象形态学中Minkowski和操作的曲面形状调配技术。
 楼主| 发表于 2011-2-15 13:07:46 | 显示全部楼层
曲面重建(Reconstruction) 在精致的轿车车身设计或人脸类雕塑曲面的动画制作中,常先用油泥制模,再作三维型值点采样。在医学图象可视化中,也常用CT切片来得到人体脏器表面的三维数据点。从曲面上的部分采样信息来恢复原始曲面的几何模型,称为曲面重建。采样工具为激光测距扫描器、医学成像仪、接触探测数字转换器、雷达或地震勘探仪器等。根据重建曲面的形式,它可分为函数型曲面重建和离散型曲面重建。前者的代表工作有Eck于1996年建立的任意拓扑B样条曲面自动重建法和Sapidis于1995年创造的离散点集拟和法。后者的常用方法是建立离散点集的平面片逼近模型,如Hoppe于1992年和1994年先后创造的分片线性或分片光滑的曲面模型。对于离散型重建,要求输出曲面具有正确的拓扑结构并且随着采样密度的增加而收敛到原始曲面。当重建曲面为闭曲面时,Miller等人发展出一种基于可变形模型的曲面重建方法。1998年Amenta等人又提出了基于计算几何中Voronoi图和Delaunay三角化的全新的曲面重建算法,称为外壳(Crust)算法。这种算法的优点在于输出的离散曲面在细节区域具有密集点,而在无特征的区域具有稀疏点。最近几年,曲面重建的研究形成了热潮,这几年的SIGGRAPH会议上有多篇文章对此进行了专门报告。
 楼主| 发表于 2011-2-15 13:10:35 | 显示全部楼层
曲面简化(Simplification) 与曲面重建一样,这一研究领域目前也是国际热点之一。其基本思想在于从三维重建后的离散曲面或造型软件的输出结果(主要是三角网络)中去除冗余信息而又保证模型的准确度,以利于图形显示的实时性、数据存储的经济性和数据传输的快速性。对于多分辨率曲面模型而言,这一技术还有利于建立曲面的层次逼近模型,进行曲面的分层显示、传输和编辑。具体的曲面简化方法有网格顶点剔除法、网格边界删除法、网格优化法、最大平面逼近多边形法以及参数化重新采样法。
 楼主| 发表于 2011-2-16 13:22:31 | 显示全部楼层
曲面转换(Conversion)

同一张曲面可以表示为不同的数学形式,这一思想不仅具有理论意义,而且具有产业应用的现实意义。例如,NURBS这种参数有理多项式曲面固然包括了参数多项式曲面的一切优点,但也存在着微分运算繁琐费时、积分运算无法控制误差的局限性。而在曲面拼接及物性计算中,这两种运算是不可避免的。这就提出了将一张NURBS曲面转化成近似的多项式曲面的题目。同样的要求更体现在NURBS曲面设计系统与多项式曲面设计系统之间的数据传递和无纸化生产的工艺中。再如,在两张参数曲面的求交运算中,假如把其中一张曲面的NURBS形式转化为隐式,就轻易得到方程的数值解。近几年来,国际图形界对曲面转换的研究主要集中在以下几方面:NURBS曲面用多项式曲面来逼近的算法及收敛性;Bezier曲线曲面的隐式化及其反题目;CONSURF飞机设计系统的Ball曲线向高维推广的各种形式比较及互化;有理Bezier曲线曲面的降阶逼近算法及误差估计;NURBS曲面在三角域上与矩形域上的互相快速转换。
 楼主| 发表于 2011-2-16 13:23:09 | 显示全部楼层
曲面等距性(Offset)

它在计算机图形及加工中有着广泛的应用,因而成为这几年的热门课题之一。例如,数控机床的刀具路径设计就要研究曲线的等距性。但从数学表达式中轻易看出,一般而言,一条平面参数曲线的等距曲线不再是有理曲线,这就超越了通用NURBS系统的使用范围,造成了软件设计的复杂性和数值计算的不稳定性。为解决这一题目,十几年来国际图形界提出了用简单曲线来逼近等距曲线的种种算法,这又带来了收敛性考核、计算不稳定、误差难控制等题目。那么,是否存在具有精确有理等距曲线的某种参数曲线(OR曲线)呢?1990年美国学者Farouki首次找到某一类特殊的平面参数多项式曲线具有这种性质,称之为PH曲线。而到1993年,浙江大学的吕伟利用复分析法、重新参数化和代数几何技术,完整地给出了OR多项式和有理参数曲线的一般形式,彻底解决了平面曲线的等距线的有理化题目。在曲面等距性题目上,吕伟于1996年证实了常用二次曲面的有理等距曲面均可用有理参数样条精确表示的结论;同年他与奥地利学者Pottmann等揭示出有理直纹面的等距面可以有理参数化,同时证实了脊线为有理样条曲线的管道曲面可以精确表示为有理样条曲面。曲线曲面的等距性还与机械学中的形位公差理论及几何设计中的区间曲线曲面有着密切的关系
发表于 2012-10-1 22:03:05 | 显示全部楼层
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发表于 2015-7-18 22:15:18 | 显示全部楼层
好好学习,天天向上。
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