1、基于測(cè)量數(shù)據(jù)的CAD造型是CAD/CAM中的重要組成部分，在工業(yè)界、廣告娛樂業(yè)和科學(xué)可視化等領(lǐng)域中得到極為廣泛的應(yīng)用。雖然在這一領(lǐng)域已有大量的研究成果，但是隨著研究的深入和應(yīng)用的日益廣泛，仍然存在著一些有待解決和完善的關(guān)鍵問題和難點(diǎn)問題。本文圍繞從測(cè)量數(shù)據(jù)到CAD模型生成過程中的網(wǎng)格重建、網(wǎng)格修補(bǔ)、網(wǎng)格分割和網(wǎng)格模型四邊形區(qū)域劃分等四個(gè)方面展開研究，主要貢獻(xiàn)如下： 提出了基于點(diǎn)鄰域平坦度的網(wǎng)格重建算法和基于點(diǎn)鄰域幾何分布的網(wǎng)格重

2、建算法。在基于點(diǎn)鄰域平坦度的網(wǎng)格重建算法中，首先計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的鄰域平坦度，并在平坦區(qū)域內(nèi)構(gòu)造一個(gè)種子三角形；然后優(yōu)先選取屬于平坦區(qū)域的活動(dòng)邊進(jìn)行擴(kuò)張，在擴(kuò)張過程中引入平坦趨勢(shì)作為最佳點(diǎn)的選擇標(biāo)準(zhǔn)；最后通過后續(xù)處理構(gòu)造出二維流形網(wǎng)格。該算法計(jì)算簡(jiǎn)單，魯棒性強(qiáng)，能處理薄板類型測(cè)量數(shù)據(jù)的網(wǎng)格重建和較好地重建模型的尖銳特征。在基于點(diǎn)鄰域幾何分布的網(wǎng)格重建算法中，首先按照點(diǎn)鄰域的幾何分布將數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分類；接著根據(jù)鄰域的幾何分布自適應(yīng)地計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)

3、的近似拓?fù)溧徲?；然后按照從?jiǎn)單到復(fù)雜的順序進(jìn)行網(wǎng)格重建。該算法魯棒，高效，對(duì)分布不均勻和帶有少量噪聲的測(cè)量數(shù)據(jù)能取得比較理想的重建結(jié)果；能自然地重建出原始模型的特征區(qū)域。 提出基于邊擴(kuò)展的復(fù)雜孔洞修補(bǔ)算法和基于頂點(diǎn)聚類的任意孔洞修補(bǔ)算法。在基于邊擴(kuò)展的復(fù)雜孔洞修補(bǔ)算法中，通過將孔洞邊界投影到該邊界對(duì)應(yīng)的最小二乘平面上，對(duì)投影后發(fā)生相交的邊，采用邊擴(kuò)展算法生成新的三角面片，從而將復(fù)雜孔洞剖分為若干子孔洞。對(duì)新生成的子孔洞重復(fù)上述過

4、程，最終獲得簡(jiǎn)單孔洞，并采用平面三角化技術(shù)對(duì)簡(jiǎn)單孔洞進(jìn)行修補(bǔ)。該算法魯棒，能較好地保持原網(wǎng)格模型的幾何特征。在基于頂點(diǎn)聚類的任意孔洞修補(bǔ)算法中，從相對(duì)平坦的頂點(diǎn)向兩端擴(kuò)張，利用擴(kuò)張區(qū)域內(nèi)的頂點(diǎn)擬合隱式曲面并計(jì)算其誤差，如果誤差大于指定的閾值則終止擴(kuò)張并生成分割線，當(dāng)新生成的孔洞幾何形態(tài)合理，則將孔洞一分為二。對(duì)未聚類的新孔洞執(zhí)行同樣的步驟，得到若干子孔洞。最后，對(duì)這些子孔洞進(jìn)行修補(bǔ)。該算法魯棒，能保持網(wǎng)格模型的幾何特征。提出了基于泊松形

5、狀信號(hào)的網(wǎng)格模型部件分割算法。該算法首先計(jì)算每個(gè)三角面片的泊松形狀信號(hào)；然后采用Mean-Shift算法對(duì)該信號(hào)進(jìn)行平滑；最后根據(jù)泊松形狀信號(hào)的性質(zhì)提取網(wǎng)格模型各個(gè)部件。該算法能有效地提取網(wǎng)格模型的各個(gè)部件；對(duì)局部尖銳特征和噪聲不敏感；部件分割結(jié)果與物體各個(gè)部件剛性變化無關(guān)。 提出了網(wǎng)格模型上的四邊形區(qū)域劃分算法。該算法首先將網(wǎng)格模型分割為若干相對(duì)平坦、拓?fù)渫瑯?gòu)于圓盤和邊界近似于凸的子網(wǎng)格，然后對(duì)每塊子網(wǎng)格進(jìn)行四邊形區(qū)域劃分。該