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基于聚类的CAD网格模型分割算法研究

作　者: 肖东
导　师: 高曙明；蔺宏伟
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用
关键词: 网格分割 CAD网格模型聚类 Hough变换平均曲率 Mean Shift
分类号: TP391.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 82次
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内容摘要

CAD网格模型目前己在CAD/CAM系统中得到广泛应用。在自动化过程控制、钣金模具设计、高质量的有限元网格生成、逆向工程、以及产品设计中的特征重用等应用中,常常需要将CAD网格模型中的特征识别出来。特征识别的第一步是将CAD网格模型分割为若干个有意义的部分。虽然目前已有许多网格分割方法,但它们大多适用于网格稠密、顶点分布相对均匀的图形学网格模型。由于CAD网格模型中的三角形在大小和形状上存在很大差异,现有方法往往并不适用于CAD网格模型。本文的目标是研究并实现一种针对CAD网格模型的有效分割方法,使其能自动地将模型中所包含的不同曲面准确地分割出来。鉴于CAD网格模型本身的特殊性质,本文提出了一种基于聚类的网格分割方法。具体来说,首先根据三角形的形状信息对三角形进行凝聚分层聚类,将CAD网格模型中的三角形分类为稀疏三角形区域与稠密三角形区域。之后利用Gauss映射与Hough变换将稀疏三角形所在的部分准确分割为平面区域、柱面区域与圆锥面区域。对于模型中的稠密三角形区域则采用基于三角形平均曲率的Mean Shift聚类方法对其进行分割。本文的方法可以自动地对CAD网格模型进行分割,同时也允许用户通过调整关键参数来改进分割结果。基于以上研究工作,本文实现了一个基于聚类的CAD网格模型分割系统,并给出了相应的实验结果与分析,验证了本文方法的有效性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章绪论  11-24
  1.1 CAD技术简介  11-13
  1.2 网格分割算法概述  13-22
    1.2.1 面向图形学模型的分割算法  15-19
    1.2.2 面向CAD模型的分割算法  19-22
  1.3 本文的目标及结构  22-24
第2章基于聚类的三角形网格分类算法  24-33
  2.1 引言  24-25
  2.2 三角形分类算法  25-27
  2.3 实验结果与讨论  27-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章基于Hough变换的稀疏网格分割算法  33-48
  3.1 引言  33-35
  3.2 识别平面  35-36
  3.3 基于Hough变换的分割算法  36-43
    3.3.1 Hough变换及其应用  36-37
    3.3.2 基于Hough变换的面类型识别算法  37-40
    3.3.3 基于Hough变换的分割后处理  40-43
  3.4 实验结果与讨论  43-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章基于曲率Mean Shift的稠密网格分割算法  48-59
  4.1 引言  48-49
  4.2 网格面上的曲率计算  49-52
  4.3 基于曲率Mean Shift算法的稠密网格分割  52-55
    4.3.1 Mean Shift算法简介  52-53
    4.3.2 基于曲率的Mean Shift聚类  53-55
  4.4 实验结果与讨论  55-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章基于聚类的CAD网格模型分割系统的实现  59-68
  5.1 引言  59
  5.2 主要功能  59-61
  5.3 开发环境与系统框架  61-64
  5.4 程序流程  64-65
  5.5 性能评估  65-67
  5.6 本章小结  67-68
第6章总结与展望  68-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间主要的研究成果  74-75
致谢  75

基于聚类的CAD网格模型分割算法研究

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