第
45
卷第
3
期
2 0 1
3
年
3
月
哈尔滨工业大学学报
JOURNAL
OF
HARBIN
INSTITUTE
OF
TECHNOLOGY
Vo
l.
45 No.3
Ma
r.
2013
知识驱动的三角网格模型分割
贺强,张树生,白晓亮
(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,
710072
西安)
摘
要:为了解决基于特征的
CAD
模型重建中三角网格模型分割难以体现意义的问题,构建基本造型特征和加工特征
组成的知识库来进行有意义的分割.首先以二次曲面的拟合误差和曲率作为分割准则,逐次地分割出对应曲面类型的子
网格,从曲面这一基本造型元素的角度初步体现分割的意义.然后分别构建知识库中特征和初步分割的曲面集合的以面
为节点的属性邻接图.最后以知识库中的特征的属性邻接图作为输入,匹配出模型中含有的对应特征类型的子网格,从
工程语义的角度进一步体现分割的意义.实验结果表明该算法获得了有意义的分割结果,并且具有较高的时问效率.
关键词:知识;工程语义;网格分割;属性邻接图
中图分类号:
T
P3
91
文献标志码
:A
文章编号:
0367
-6234(2013)03
-0085
-06
Knowledge driven triangular mesh segmentation
HE
Qiang
,
ZHANG
Shusheng
, BAI Xiaoliang
(The
Key
Laboratory
of
Contemporary
Design
and
Integrated Manufacturing
Technology
,
Ministry
of
Education ,
Northwestern Polytechnical University , 710072 Xi'
an
, China)
Abstract:
The
segmentation
of
triangular
mesh
model
in
CAD
model
reconstruction
cannot
embody
significance.
To solve
this
problem
,
the
knowledge
base
composed
by
basic
modeling
features
and
machining
features
was
constructed
to provide
prior
knowledge for segmentation. Firstly ,
depending
on
the
fitting
e
盯
or
of
quadric
surface
and
curvature
,
everγpatch
of
the
model
corresponding
to
the
surface
was
extracted
successively
and
the
significance
of
segmentation was
reflected
by
the
primitive
design
element
of
surface.
Then
,
both
features
in
the
knowledge
base
and
the
surface
set
of
preliminary
segmentation were
represented
by
the
attributed
adjacency
graph
(AAG).
Finally
,
the
AAG
of
the
features were
applied
to
match
the
parts
of
the
model
which
had
the
isomorphic AAG.
This
embodied
more
meaning
from
the
view
of
engineering
semantics.
The
experimental
results
demonstrate
that
the
proposed
efficient algorithm
can
get
meaningful
segmen
tat
lO
n.
Key
words:
knowledge
j
engineering
semantics
j
mesh
segmentation j
attributed
adjacency
graph
逆向工程是根据已有实物或模型重建计算机
辅助设计(
computer
aided
design
,
CAD)
模型的过
程.基于特征的逆向工程技术是产品创新设计的
有效手段,分割是其中的关键技术之一
[I].
国内
外学者提出了多种分割算法,如区域生长
[2
-4]
、分
水岭
[5
-7]
、聚类
[8
-9]
、特征线提取
[10-11]
等.区域生
长方法通过选取不同类型的种子元素,搜索与种
收稿日期:
2012
-01
-12.
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(51175434;
60573177).
作者简介:贺强(
1985
一)
,男,博士研究生;
张树生
(1956~)
,男,博士,教授,博士生导师
通信作者:张树生,
zssnet@
nwpu.
edu.
cn.
子具有相似性质的点以构成曲面.该类算法的主
要缺点是高度依赖初始种子的选取,会产生过分
割.分水岭方法计算顶点的曲率或其他高度函数
来确定子网格之间的分界线(即分水岭)
,然后根
据分界线将模型分割为多个子网格.由于噪声,高
度函数的估算必然有一定的离散性,因此该方法
容易发生过分割.文献
[7J
通过动态拟合曲面的
方式提高了曲率估算的精确性,从而提高了分水
岭算法对噪声的鲁棒性.聚类方法将具有相同属
性的元素聚类,实现网格分割.文献
[8
J
根据顶点
间的测地线距离,利用模糊聚类的方式实现了网
第
45
卷第
3
期
2 0 1
3
年
3
月
哈尔滨工业大学学报
JOURNAL
OF
HARBIN
INSTITUTE
OF
TECHNOLOGY
Vo
l.
45 No.3
Ma
r.
2013
知识驱动的三角网格模型分割
贺强,张树生,白晓亮
(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,
710072
西安)
摘
要:为了解决基于特征的
CAD
模型重建中三角网格模型分割难以体现意义的问题,构建基本造型特征和加工特征
组成的知识库来进行有意义的分割.首先以二次曲面的拟合误差和曲率作为分割准则,逐次地分割出对应曲面类型的子
网格,从曲面这一基本造型元素的角度初步体现分割的意义.然后分别构建知识库中特征和初步分割的曲面集合的以面
为节点的属性邻接图.最后以知识库中的特征的属性邻接图作为输入,匹配出模型中含有的对应特征类型的子网格,从
工程语义的角度进一步体现分割的意义.实验结果表明该算法获得了有意义的分割结果,并且具有较高的时问效率.
关键词:知识;工程语义;网格分割;属性邻接图
中图分类号:
T
P3
91
文献标志码
:A
文章编号:
0367
-6234(2013)03
-0085
-06
Knowledge driven triangular mesh segmentation
HE
Qiang
,
ZHANG
Shusheng
, BAI Xiaoliang
(The
Key
Laboratory
of
Contemporary
Design
and
Integrated Manufacturing
Technology
,
Ministry
of
Education ,
Northwestern Polytechnical University , 710072 Xi'
an
, China)
Abstract:
The
segmentation
of
triangular
mesh
model
in
CAD
model
reconstruction
cannot
embody
significance.
To solve
this
problem
,
the
knowledge
base
composed
by
basic
modeling
features
and
machining
features
was
constructed
to provide
prior
knowledge for segmentation. Firstly ,
depending
on
the
fitting
e
盯
or
of
quadric
surface
and
curvature
,
everγpatch
of
the
model
corresponding
to
the
surface
was
extracted
successively
and
the
significance
of
segmentation was
reflected
by
the
primitive
design
element
of
surface.
Then
,
both
features
in
the
knowledge
base
and
the
surface
set
of
preliminary
segmentation were
represented
by
the
attributed
adjacency
graph
(AAG).
Finally
,
the
AAG
of
the
features were
applied
to
match
the
parts
of
the
model
which
had
the
isomorphic AAG.
This
embodied
more
meaning
from
the
view
of
engineering
semantics.
The
experimental
results
demonstrate
that
the
proposed
efficient algorithm
can
get
meaningful
segmen
tat
lO
n.
Key
words:
knowledge
j
engineering
semantics
j
mesh
segmentation j
attributed
adjacency
graph
逆向工程是根据已有实物或模型重建计算机
辅助设计(
computer
aided
design
,
CAD)
模型的过
程.基于特征的逆向工程技术是产品创新设计的
有效手段,分割是其中的关键技术之一
[I].
国内
外学者提出了多种分割算法,如区域生长
[2
-4]
、分
水岭
[5
-7]
、聚类
[8
-9]
、特征线提取
[10-11]
等.区域生
长方法通过选取不同类型的种子元素,搜索与种
收稿日期:
2012
-01
-12.
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(51175434;
60573177).
作者简介:贺强(
1985
一)
,男,博士研究生;
张树生
(1956~)
,男,博士,教授,博士生导师
通信作者:张树生,
zssnet@
nwpu.
edu.
cn.
子具有相似性质的点以构成曲面.该类算法的主
要缺点是高度依赖初始种子的选取,会产生过分
割.分水岭方法计算顶点的曲率或其他高度函数
来确定子网格之间的分界线(即分水岭)
,然后根
据分界线将模型分割为多个子网格.由于噪声,高
度函数的估算必然有一定的离散性,因此该方法
容易发生过分割.文献
[7J
通过动态拟合曲面的
方式提高了曲率估算的精确性,从而提高了分水
岭算法对噪声的鲁棒性.聚类方法将具有相同属
性的元素聚类,实现网格分割.文献
[8
J
根据顶点
间的测地线距离,利用模糊聚类的方式实现了网