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在三维曲面重建过程中,细分曲面越来越发挥着强大的作用,有了满足二维流形规则的特征曲线网,就可以得到复杂形体的控制网格,从而通过细分方法重建复杂形体的外形.本文在研究国内外细分曲面重建和曲线网特征重用的最新进展基础上,借鉴图案特征复制的方法,着重研究了特征曲线网的复制算法:包括多线外形的光顺算法、基于最近点迭代的三维变形算法、基于收缩包围算法的变形算法和特征曲线网的修正算法,主要研究结果如下:1.提出了多线外形的高斯光顺算法,将平面离散曲线的高斯光顺算法运用到多线外形上,得到了不同尺度空间上光顺的曲线,采用基于三次插值样条的三切矢方程和Ferguson曲线段来求解离散曲线的法矢和曲率,平面曲线的法向为曲线演化奠定了基础,离散曲线的曲率则作为判断角点的重要依据.2.提出了采用光顺-变形-映射-修正四个步骤来解决特征复制的问题,将变形分解为初始变形和配准变形两部分,初始变形采用两种方法:一种是以髋关节股骨为例,根据股骨个体自身特征,采用特征线、特征点对齐的方法实现多线外形的变形,另一种是受点云配准的最近点迭代算法(ICP:Iterative Closest Point)启发,建立变形前的初始位置;对于配准变形,通过引入收缩包围算法实现了平面曲线的曲线演化,将离散曲线的法向作为吸引力方向,以离散曲线两点间间距为1(图像中表示为两个像素相邻)作为离散条件作为松弛力,在吸引力和松弛力的共同作用下,通过多次迭代实现平面曲线的演化,达到平面曲线的变形,通过基于曲线的参数化方法建立两条曲线间的映射关系.3.建立两个相似多线外形之间的分层映射,将多线外形的变形问题转化为平面曲线的演化问题,通过变形建立了相似外形间的映射函数,由该映射得到映射后的特征曲线网.但由于分层映射对应时可能存在误差,因此提出依据坏点和曲率修正特征曲线网的方法.4.在自主设计的图形图像处理软件DateSet上使用Matlab编写变形算法程序,进行多线外形的光顺、变形,实现了多线外形的初始变形和配准变形,建立了特征曲线网变形的映射函数,并通过修正建立了满足二维流形的特征曲线网.数值实验表明,本文提出的算法正确、适用范围广、能够比较快速、准确地实现特征曲线网的复制.