基于三维网格单元的等值面梯度抽取法(2012年)资源-CSDN文库

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收稿日期      

基金项目  挝国家高技术研究发展计划项目ＡＡ Ｚ



作者简介  挝刘鹤丹   女 辽宁丹东人 东北大学博士研究生  王成恩   男 黑龙江鸡西人 东北大学教授 博士生导师



第卷第期

 年  月

东北大学学报  自然科学版 

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ

Ｖｏｌ  Ｎｏ 

Ｏｃｔ     

基于三维网格单元的等值面梯度抽取法

刘鹤丹

  

王成恩

  

 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室  辽宁沈阳   

 东北大学辽宁省复杂装备多学科设计优化技术重点实验室  辽宁沈阳   

 东北大学信息科学与工程学院  辽宁沈阳  

摘    要 针对三维网格等值面抽取中存在的二义性问题 提出三维网格单元等值面梯度抽取法



本算法

利用梯度在三维网格单元外表面计算等值点 勾勒等值面轮廓 而后以添加网格内等值点方式明确等值面在

网格内部凹凸方向 提出映射后Ｄｅｌａｕｎａｙ三角面片提取法 在二维空间完成等值面抽取



为减少计算及绘制

所需存储空间 采用调整步长及合并阈值的方法控制输出三角面片数量



实验结果证明 该算法可一次性抽取

等值面准确轮廓 克服了ＭａｒｃｈｉｎｇＣｕｂｅｓ算法的二义性 生成面片可真实描述三维网格内部等值面走势 通过

调整参数保证了等值面精度 降低了存储代价



关  键  词 可视化 三维网格 等值面抽取 梯度 拓扑二义性 精度

中图分类号  ＴＰ     文献标志码 Ａ    文章编号 

ＤＭｅｓｈＢａｓｅｄＩｓｏｓｕｒｆａｃｅＧｒａｄｉｅｎｔＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ

ＬＩＵＨｅ



ｄａｎ

  

 ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ



ｅｎ

  

 ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｙｎｔｈｅｔｉｃａｌＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｆｏｒＰｒｏｃｅｓｓＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｈｅｎｙａｎｇ

 Ｃｈｉｎａ  ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙＯｐｔｉｍａｌＤｅｓｉｇｎｆｏｒＣｏｍｐｌｅｘＥｑｕｉｐｍｅｎｔ 

ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｓｈｅｎｙａｎｇ   Ｃｈｉｎａ    ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 

ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｈｅｎｙａｎｇ  Ｃｈｉｎａ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ  ＬＩＵＨｅｄａｎ  Ｅｍａｉｌ ｌｉｕｈｅｄａｎ 

ｈｏｔｍａｉｌｃｏｍ 

Ａｂｓｔｒａｃｔ  Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｔｈｅａｍｂｉｇｕｉｔｙｏｆｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎ Ｄｍｅｓｈ  ａｎ

ｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｇｒａｄｉｅｎｔｉｎ Ｄｄａｔａｓｐａｃｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ Ｉｎｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ 

ｃｏｎｔｏｕｒｐｏｉｎｔｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｖｏｘｅｌｂａｓｅｄｏｎｇｒａｄｉｅｎｔｓｔｅｐｂｙｓｔｅｐ Ｔｈｅ

ｏｕｔｌｉｎｅｏｆｔｈｅｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｗａｓｄｒｅｗｔｏｍａｋｅｓｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｗａｓｃｏｎｃａｖｅｏｒｃｏｎｖｅｘｂｙ

ａｄｄｉｎｇｃｏｎｔｏｕｒｐｏｉｎｔｓｉｎｓｉｄｅｔｈｅｖｏｘｅｌ ＴｈｅｍａｐＤｅｌａｕｎａｙｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｇｅｔｔｒｉａｎｇｌｅｓ

ｏｆｔｈｅｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｉｎ Ｄ  Ｔｈｅｓｔｅｐａｎｄｍｅｒｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆ

ｔｒｉａｎｇｌｅｓｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆｓｔｏｒａｇｅ Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ 

ｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｃｏｎｔｏｕｒｗａｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｊｕｓｔｆｏｒｏｎｃｅａｎｄｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆＭａｒｃｈｉｎｇＣｕｂｅｓ

ａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｏｖｅｒｃｏｍｅ Ｔｈｅｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｈｅｖｏｘｅｌｃｏｕｌｄｂｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｅｘａｃｔｌｙ Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆ

ｔｈｅｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｗａｓｅｎｓｕｒｅｄ ａｎｄｔｈｅｃｏｓｔｏｆｓｔｏｒａｇｅｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ  ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｍｅｓｈ  ｉｓｏｓｕｒｆａｃｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ 

ｇ

ｒａｄｉｅｎｔ  ｔｏｐｏｌｏｇｙａｍｂｉｇｕｉｔｙ 

ａｃｃｕｒａｃｙ

等值面是三维标量场数据基本表达形式 通

过等值面抽取绘制技术可解决三维标量场中大部

分可视化问题



等值面绘制方法已有许多学者进

行探索研究 Ｃｕｂｅｒｉｌｌｅ法



将空间划分为立方体

素 利用与等值面相交的体素外表面构成等值面 

ＭａｒｃｈｉｎｇＣｕｂｅｓ法ＭＣ法



用三角面片作为中

间几何图元解决了等值面重构的问题 Ｄｉｖｉｄｉｎｇ

Ｃｕｂｅｓ法



以点作为基本元素来构造等值面 

ＭａｒｃｈｉｎｇＴｅｔｒａｈｅｄｒａ法



是以六面体单元分割为

四面体单元的方法来规避ＭＣ算法中出现的拓扑

二义性问题



  传统ＭａｒｃｈｉｎｇＣｕｂｅｓ算法

传统的ＭＣ 步进立方体算法



以  种立

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