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题目:基于Delaunay三角化的可变形网格生成算法的研究与实现

关键词:Delaunay三角网格,可变形三角化,运动界面问题,拓扑闭球属性

  摘要



本文旨在设计一种可变形Delaunay网格的生成算法,并藉此来研究运动界面问题。为此,本文首先介绍Delaunay网格的基本知识,包括Delaunay网格的定义和基本属性,Voronoi图的概念,以及限定Delaunay三角化细化算法。之后提出了界面追踪的研究课题。对当今主流的界面追踪方法进行了研究与综述,在每一类中各自取几种有代表性的方法进行简要的阐述,分析每一类算法的优势和应用领域。

本文所提出的可变形Delaunay网格生成算法,属于一种拉格朗日类型的纯几何界面追踪算法,具有拓扑自适应性的优势。本文引入了复杂限定Delaunay三角化的新思路,讲解了拓扑闭球属性,和它在二维、三维条件下的推广。并以此为依据,对算法的设计思路做了简要介绍。

之后,并采用形式化的方式,结合流程图,对算法的整体流程进行了叙述。定义了基于Delaunay可变形网格的运动界面追踪算法,以及流程中的几个子算法。和目前该领域其他研究方法相比,该算法具有纯几何特性、拓扑自适应性和拓扑传递性三个显著的特点。

本文给出了算法的实现环境,并对参数曲面和三角形近似曲面两类格式的三维文件输入做了支持。结合系统运行的实例,分步骤对算法的实现过程进行说明,验证了算法的正确性。选取了融合、旋转、碰撞、伸展等四种有代表性的运动形式为示例,验证了算法的通用性。

本文还讨论了算法在拓扑性质保持与传递方面的特性,用两个运行实例中所采集的数据,对运动界面的拓扑变化进行定量分析。最后分析算法的几个典型应用领域,包括混合网格生成和纹理动画生成。并指出算法实现中存在的问题和局限,对算法的改进前景做出展望。