三角网格模型的拓扑修复算法：解决3D打印缺陷

本文主要探讨了三角网格模型在表面重建过程中存在的问题，如位错、连续孔、缝合和多边共线等。这些问题的存在使得由现有方法构建的三角形网格模型无法满足3D打印所需的高质量标准，特别是STL文件的生成。针对这些挑战，研究人员提出了一个名为"ATopologyStructureRepairAlgorithm forTriangularMeshModel"的方法，该算法专注于修复三角网格模型的拓扑结构。 算法的关键部分包括针对不同类型拓扑错误的四种详细解决方案。首先，对于位错（dislocation），通过优化顶点和边的关系来重新配置网格，确保相邻面的正确连接。其次，对于连续孔（serial hole），通过插入额外的顶点和边来填补空洞，使网格完整性得以恢复。对于缝合（stitching）问题，通过检查并合并重叠的三角形区域，消除不必要的边缘，提高模型的一致性。最后，针对多边共线（multilateral collinearity）错误，算法通过调整网格中的边长和角度，使得相邻三角形边界线不完全平行，从而纠正这一问题。 为了进一步提高算法的效率和优越性，研究者设计了一个全局错误连接区域（Global Error Connected Region，GECR），它作为数据结构的一部分，能够快速定位和识别拓扑错误。GECR不仅提高了错误检测的速度，还能辅助算法在大规模网格中进行精确的局部修复，避免全局搜索带来的计算负担。 实验结果显示，这个拓扑结构修复算法在处理非理性的三角网格模型时表现出色，能有效地消除各种拓扑缺陷，从而生成满足3D打印标准的STL文件。这不仅提升了模型的质量，也为实际应用，如建筑设计、计算机图形学和数字制造等领域提供了有力的技术支持。 该研究为解决三角网格模型在表面重建后面临的拓扑问题提供了一种创新且高效的解决方案，对于推动3D打印技术的广泛应用具有重要意义。