下载文档原格式
实体造型技术的研究实体造型技术的研究可以追到溯到六十年代初期，不过，直到六十年代后半期，有关实体造型的报道仍然很少。
七十年代初期，出现了一些实体造型系统，如英国剑桥大学的BUILD-1系统，德国柏林工业大学的COMPAC系统，日本北海道大学的TIPS-1系统和美国罗切斯特大学的PADL-1、PADL-2系统等。
这些早期的实体造型系统有一个共同的特点：不支持精确的曲面表示，用多面体表示形体。
多面体模型的优点是数据结构相对简单，集合运算、明暗图的生成和显示速度快。
但是，同一系统中存在两种表示：精确的曲面表示和近似的多面体逼近，违背了几何定义唯一性原则；而且，曲面形体使用多面体模型只是近似表示，存在误差，若要提高表示精度时，就需要增加离散平面片的数量，庞大数据量影响计算速度和计算机的存储管理，也是难以接受的。
显然，要为了解决这个问题，就需要在几何造型系统中采用精确的形体表示模型。
六、七十年代，雕塑曲面的研究取得了很大的进展，Coons曲面、Bezier曲线和曲面、B样条曲线和曲面等设计方法相继提出，并在汽车、航空和造船等行业得到了广泛的应用。
曲面造型系统由于缺乏面片的连接关系，不仅使曲面的交互修改非常复杂，而且也难于构造封闭的形体。
实体造型系统则由于不能有效地处理复杂曲面，也使其几何造型的覆盖域受到了很大的限制。
自然，如何构造能够精确表示形体的几何造型系统，成了人们研究的目标。
1978年，英国Shape Data公司推出了实体造型系统Romulus，并首次引入了精确的二次曲面，二次曲面的表示采用了代数方程的形式。
八十年代末，出现了NURBS曲线曲面设计方法，已有的曲线曲面表示方法，如Bezier方法、B样条方法等，可以用NURBS方法统一表示，且能精确表示二次曲线曲面。
由于NURBS的强大的表示能力，能够精确表示形体的几何造型系统，纷纷采用了NURBS方法，国际标准化组织也已将NURBS作为定义工业产品形状的唯一数学方法。
实体造型技术(Solid Modeling)是计算机视觉、计算机动画、计算机虚拟现实等领域中建立3D实体模型的关键技术。
实体造型技术是指描述几何模型的形状和属性的信息并存于计算机内，由计算机生成具有真实感的可视的三维图形的技术。
任何产品的形态，都可以看作是由三维几何形构成的组合体实体造型。
用来描述产品的形状、尺寸大小、位置与结构关系等几何信息的模型称为几何模型。
所以，实体造型技术也称为3D几何造型技术。
计算机中对产品机械零件的完整几何描述，在早期的二维交互式CAD 系统中是没有的。
到了20世纪70年代，人们在三维线框模型和曲面造型研究的基础上，提出了实体造型的理论，即在计算机中用一些基本的体素(Primitives)来构造机械零件的几何模型。
一些高校、研究机构对实体造型原型系统进行了深入的开发研究，如：英国剑桥大学的BUILD系统，德国柏林工业大学的COMPAC系统等。
其中剑桥大学的BUILD系统经过多次商业运作，最终被美国的麦道公司集成到UGCAD系统中。
20世纪90年代初，又被Three Space公司改进设计成ACIS实体造型系统，成为许多CAD系统的核心软件。
早期的实体造型系统一般是用多面体结构，也就是实体的表面用小平面近似地表示。
实体构造采用半空间、欧拉操作、边界表示、扫描等方法生成。
随着实体造型理论和研究的发展，先后提出了实体造型正则集理论和非正则集理论，用以描述非流形实体。
一些流形、复形等拓扑学概念被引入几何造型。
从几何的角度看，不单用平面，而且用了二次曲面、自由曲面和裁剪曲面来表示实体的边界面。
当今，实体建模技术朝着提高基本算法的性能和可靠性，拓展拓扑和几何领域的范围、增强设计构思的创新性等方面发展。
设计的图纸是设计师表达设计创意的语言工具，一个复杂的零件，往往需要许多不同投影方向的图才能表达。
而要读懂这些图并准确想象出其空间效果，将花费很多时间和精力。
一旦读图有误，将会给生产、制造带来巨大损失。
特征造型的原理及应用1. 特征造型的定义特征造型是一种基于形状、大小、比例和结构等特征的图像分析方法，它可以用来描述和表示图像中的对象和区域。
通过提取图像中的特征信息，可以对图像进行分析和识别，实现各种应用。
2. 特征提取方法特征提取是特征造型的关键步骤，可以采用多种方法进行。
以下是常用的特征提取方法：•边缘检测：通过检测图像中的边缘信息，可以获得物体的轮廓特征。
•角点检测：通过检测图像中的角点，可以获得物体的角度和形状特征。
•直线检测：通过检测图像中的直线，可以获得物体的方向和结构特征。
•区域分割：将图像分割为不同的区域，可以获得物体的大小和位置特征。
3. 特征描述方法特征描述是特征造型的另一个重要步骤，它用于将提取到的特征转换为可使用的形式。
以下是常用的特征描述方法：•形状描述：通过对提取到的轮廓特征进行形状建模，可以将物体的形状特征转换为数学模型。
•纹理描述：通过对物体表面的纹理进行分析，可以获得物体的纹理特征。
•颜色描述：通过对物体的颜色进行分析，可以获得物体的颜色特征。
•尺度不变描述：通过将物体的特征进行尺度不变变换，可以获得物体的尺度不变特征。
4. 特征造型的应用特征造型在多个领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：•计算机视觉：特征造型可用于目标识别、图像检索、图像分割等计算机视觉任务。
•模式识别：特征造型可用于模式识别任务，如手写字符识别、人脸识别等。
•医学图像处理：特征造型可用于医学图像处理任务，如肿瘤检测、骨骼分析等。
•工业检测：特征造型可用于工业产品的质量检测和缺陷分析等。
5. 特征造型的优缺点特征造型作为一种图像分析方法，有其独特的优缺点：优点•特征造型具有较高的可靠性和准确性，能够从图像中提取出物体的关键特征。
•特征造型具有较高的鲁棒性，能够在存在噪声和变形的情况下仍然有效。
•特征造型具有较高的灵活性，可以根据不同的应用需求进行定制化设计。
缺点•特征造型对于图像的质量和分辨率有一定要求，低质量的图像往往难以提取准确的特征。
曲面造型和实体造型的原理和特点一、曲面造型原理曲面造型主要基于几何学和代数学的基本理论，通过定义点和曲线的位置关系来构建三维曲面。
曲面造型的基本原理主要包括以下三个要素：点：表示曲面上的一个位置，可以通过三维坐标系中的坐标进行定义。
曲线：连接两个点之间的线段，是曲面构建的基本元素之一。
曲面：由曲线连接多个点而形成的表面，可以通过曲线之间的插值计算得到。
曲面造型的核心在于通过定义点和曲线的位置关系，以及使用插值方法计算曲面上的点，常见的曲面造型方法包括球面、圆柱面、圆锥面、双曲面等。
二、实体造型原理实体造型主要基于集合论和拓扑学的基本理论，通过定义物体的表面和内部来构建三维实体。
实体造型的基本原理主要包括以下三个要素：表面：表示物体的外部边界，由曲面构成。
内部：表示物体的内部空间，由封闭的曲面构成。
实体：由表面和内部构成的三维物体，可以通过布尔运算进行组合和操作。
实体造型的核心在于通过定义物体的表面和内部，以及使用布尔运算进行组合和操作，常见的实体造型方法包括立方体、球体、圆柱体、圆锥体等。
三、曲面造型特点曲面造型具有以下特点：自由度高：曲面造型可以通过调整曲线的形状和位置以及插值方法来获得各种形状的曲面，自由度较高。
表现能力强：曲面造型可以表现各种复杂的形状和结构，例如人体表面、地形等，具有很强的表现能力。
需要专业知识和技能：曲面造型需要掌握一定的几何学和代数学基本理论，同时还需要具备使用相关软件进行操作的能力。
四、实体造型特点实体造型具有以下特点：精度高：实体造型可以精确地描述物体的表面和内部形状，以及物体的质量、体积、重心等物理属性，精度较高。
适用于工程设计和制造领域：实体造型广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域，可以用于创建三维模型、进行有限元分析等。
需要专业知识和技能：实体造型需要掌握一定的集合论和拓扑学基本理论，同时还需要具备使用相关软件进行操作的能力。
此外，实体造型对于模型的复杂度和细节要求较高，需要投入较多的时间和精力进行建模和修整。
