delaunay算法简介.(优选.)
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Delaunay四面体软组织建模方法I. 研究背景与意义A. 四面体网格在生物医学工程中的广泛应用B. 软组织建模方法的发展趋势C. Delaunay四面体软组织建模方法的优越性II. Delaunay四面体算法原理及应用A. Delaunay三角剖分原理B. Delaunay四面体网格生成算法C. Delaunay四面体网格在软组织建模中的应用III. 软组织建模的相关技术和方法A. 传统软组织建模方法的弊端B. 三维模型重建技术C. 数学模型在软组织建模中的应用IV. Delaunay四面体软组织建模方法的研究进展A. 调整Delaunay四面体网格以适应软组织形变的方法B. 基于流体力学的Delaunay四面体网格优化方法C. 基于神经网络的Delaunay四面体网格生成方法V. 实验与评估A. 实验数据采集与处理B. 软组织建模方法的效果评估C. Delaunay四面体软组织建模方法的应用前景展望VI. 结论与展望A. 结论总结与回顾B. Delaunay四面体软组织建模方法的优势与限制C. 未来研究方向和可行性分析I. 研究背景与意义近年来,四面体网格在各种工程领域中的应用越来越广泛。
在生物医学工程中,四面体网格已经成为了常用的三维重建方法之一。
由于它能够准确地刻画软组织的形态特征,因此在医学图像处理、仿真模拟、外科手术规划以及人机交互等方面都具有很大的研究前景。
随着计算机硬件和算法的发展,三维重建和仿真模拟技术不断提高和完善,在模拟手术过程、分析固体物质特性、预测材料破坏等方面已经逐渐得到普及。
然而,在生物系统如人体软组织复杂变形问题上,传统的四面体网格方法存在一些不足。
例如,四面体网格在软组织的形变下会失去网格一致性,导致重建的结果不准确。
因此,开发能够解决这些问题的新型三维重建方法成为学术界和工程界的热点问题。
针对这一问题,一些学者提出了Delaunay四面体软组织建模方法。
Delaunay四面体算法在构建四面体网格时具有优异的性能,而且该方法能够调整网格,以适应生物系统中软组织的形变和变形。
收稿日期:2000205221作者简介:徐明海(1964-),男(汉族),山东平度人,副教授,硕士,现从事稠油热采数值模拟及优化方面的研究。
文章编号:100025870(2001)022*******一种改进的Delaunay 三角形化剖分方法徐明海1, 张俨彬2, 陶文铨3,(1.石油大学储运工程系,山东东营257061;2.胜利石油学校,山东东营257061;3.西安交通大学,陕西西安710049) 摘要:提出了一种基于Bowyer 2Wats on 算法的平面区域Delaunay 三角化剖分的改进方法。
它结合了前沿推进法的内部结点生成技术和Delaunay 联点网格生成技术,使得每插入一点所破坏的单元尽可能地少。
采用适当的数据结构,使Delaunay 搜索过程限于局部,算法大为简化,易于编程,浮点计算量少,同时也避免了使用函数递归调用。
采用在基网格上定义网格步长的办法控制网格的疏密,使网格疏密易于控制。
几个算例表明,该算法是行之有效的。
关键词:非结构网格;三角形单元;Delaunay 剖分;数值模拟中图分类号:T K 121 文献标识码:A引 言非结构化网格是相对于结构化网格而言的,它具有分布灵活、适应复杂区域剖分及局部任意加密的优点。
非结构网格需要较多的前期处理工作,网格形成一般不能用手工操作,须采用计算机自动剖分。
三角形网格自动剖分以Delaunay 三角化和前沿推进法两类方法为基础。
为了提高自动剖分程度、减小剖分的手工工作量和运行机时,近20年内发展了许多剖分技巧。
Peraire [1]给出了基于两点的前沿推进网格生成的基本方法,Eymard [2]给出了基于三点的前沿推进法。
Joe [3,4]和Weatherill [5]给出了Delaunay 剖分的各种改进方法。
两类方法相比较,前沿推进法所用到的数据结构较为简单,但浮点运算工作量较大,容易因硬件舍入误差引起失效。
Delaunay 剖分的浮点运算主要集中在搜索插入新点所破坏三角形的过程中,相对而言,其浮点运算较少,但一般需要全域枚举或采用递归技术局部寻找被破坏的三角形。
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而三角形的生成基于Delaunay三角剖分的算法实现的。
前段时间一直在考虑数据体的任意剖面切割该怎么做,但是一直被两个问题所困扰,一个就是交点问题,然后就是对所求交点进行绘制问题(三角形网格面构造)。
终于在半个月后有了一点收获。
1 Delaunay三角剖分原理三角剖分算法可以分为针对二维的局部剖分和三维的全局剖分算法。
在二维情况下建立的基于简单的三角形构面的方式,而三维情况下则是需要建立基于四面体的方式构造空间曲面。
在遇到三维空间散乱点的构面问题时,可以直接采用三维Delaunay剖分,亦可先将三维坐标预处理转换到二维坐标系中,间接的采用二维Delaunay剖分算法。
想着用最简单的方式实现功能的时候,就选择了第二种方式。
关于二维的Delaunay三角剖分原理,文献资料相当多,随便一搜就是一大堆,网上也有很不错的介绍:Delaunay三角剖分(Delaunay Triangulation)相关知识:/soroman/archive/2007/05/17/750430.html[图形算法]Delaunay三角剖分算法:/renliqq/archive/2008/02/06/1065399.html关于生成三角形网格的算法也是很多,我选择了稍微老套点的生长法,实现起来还算是思路清晰。
基于三角网生长法的Delaunay三角网生成算法***************【摘要】论文简要介绍了Delaunay三角网的性质以及基本生成算法,并重点介绍了三角网生长法的基本原理和算法步骤,并通过设计合理的数据结构,对算法进行实现。
对算法进行分析并提出通过构建格网索引,进一步提高三角网生成效率。
【关键词】三角网生长法扩展TIN 格网索引1.引言数字地形模型DTM(Digital Terrain Model)是指对地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述[1]。
DTM是GIS的基础数据来源,可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
DTM地形属性为高程时称为数字高程模型(DEM)。
DEM主要的三种表示模型为规则格网模型、等高线模型、不规则三角网模型(Triangular Irregular Network 简称TIN)。
数字化等高线模型不适合计算坡度或制作地貌渲染图等地形分析,规则格网数据结构简单,计算方便;但存在数据冗余,数据采集较麻烦,难以表达复杂地形等缺陷。
TIN即能够避免平坦地形时数据冗余,也能表达复杂地形,可以根据任意地形特征点表示DEM,因此被广泛应用。
Delaunay三角剖分能最大程度的接近等边三角形,避免狭长三角形,并且能保持三角网的唯一性,使其成为生成TIN的最佳选择。
本论文将简要介绍和比较几种常用的Delaunay三角网生成算法(逐点插入法,三角网生长法,分割合并算法等),并且对三角网生长法算法原理进行研究分析和程序实现。
2.Delaunay三角网的性质Delaunay三角网中的三角形必须满足以下几个性质:(1)空圆特性每一个Delaunay三角形的外接圆不包括Delaunay三角网中的任何其他点。
(2)最大最小角特性在三角剖分中,Delaunay三角网的所有三角形的最小角之和最大。
即使得Delaunay三角形最大程度接近等边三角形。
双向分块快速Delaunay三角剖分算法
占自才
【期刊名称】《华东交通大学学报》
【年(卷),期】2005(022)004
【摘要】介绍一种双向分块快速Delaunay平面剖分算法,该算法有别于其他的分治算法,其特点是运算速度快,时间度为O(Nlog2N),算法易于理解和实现.该算法在二维平面中首先把被三角剖分的点集均匀分为多个只有3点(最多有一个块不是3个点)的点块.首先对每一个点块进行Delaunay三角剖分,再对相邻的点块中三角剖分进行合并.并介绍了该算法的数据结构,充分说明了该算法的可操作性.
【总页数】4页(P106-109)
【作者】占自才
【作者单位】华东交通大学,电气与电子工程学院,江西,南昌,330013
【正文语种】中文
【中图分类】O189.11
【相关文献】
1.Delaunay三角剖分的快速重建算法 [J], 潘荣丽
2.三维Delaunay三角剖分快速点定位算法研究 [J], 陈定造;林奕新;刘东峰
3.一种基于格子分块的快速Delaunay三角剖分算法 [J], 陈慧群;陈少克
4.简单多边形快速Delaunay三角剖分算法 [J], 刘建新;卢新明;岳昊
5.一种改进的快速Delaunay三角剖分算法 [J], 何俊;戴浩;谢永强;刘宝生
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
四面体剖分的实现1 研究现状网格剖分算法经历了从平面到曲面,再到三维实体剖分的发展过程,国内外学者为推动网格剖分的发展做出了很多贡献。
作为当前网格生成领域研究热点的四面体剖分,出现了很多方法,其中比较成熟和普遍使用的算法有:Delaunay 法和前沿推进法,以及映射法、栅格法、模板法和多区域法等。
Delaunay法在三维空间存在边界一致性和薄元处理等问题,由于这些问题的存在,使Delaunay法适用范围有限,稳定性不好。
针对存在的这些问题,Y Bai 等改良了约束Delaunay网格生成算法;陈学工等提出可消除退化现象引起的潜在错误的方法。
前沿推进法是节点和单元同步生成。
前沿推进法是一种全自动网格剖分算法,三维的前沿推进法是从待剖分域的表面三角形集合(称作初始前沿队列)开始,循环往复,当前沿队列为空时结束的一种网格划分方法。
前沿推进法缺乏一般性的理论支撑,要进行大量的算术判断,占用了大量时间,因此对数据结构的要求很髙,对于三维空间前沿推进法还存在收敛性等问题。
基于此很多人都对前沿推进法做了改进工作,吴宝海等提出一种两侧推进的波前法,Li等人采用由内而外的波前推进的方式生成了全六面体网格。
除过以上介绍的算法,四面体网格划分有针对不同问题的算法。
如陈一民等提出对多面体进行划分的算法; B Jonathan等提出一种多材质的四面体网格生成算法;J Wang等提出了一种能得到高质量四面体网格的自适应算法;S Tian 等提出了一种在模型轮廓的基础上生成网格的算法;R Montenegro等提出自动生成自适应四面体网格的算法。
如何自动划分网格逐渐成为有限元法发展的瓶颈,许多科学家和工程师在全自动有限元网格划分算法的研巧和实现上努力。
网格生成是实际问题求解的前提,对于超薄、相邻或包含关系的复杂模型,生成符合实际要求的有限元网格是一个耗时很大的任务。
此时,网格的自动生成算法节省时间的同时提供了髙精度,保证了问题分析的准确性。
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三角剖分原理: 很多时候我们获取的信息信号都是很离散的信号,比如大地高程测量时的成果测网,纸质各种参数曲线的数字化数据等等,靠大量增加采样点的方法不现实而且会超乎想象的增加处理的计算量,通过趋势分析插值的方法可以使得数字化的模型更逼近原始模型,但是终归于这些离散数据是要通过一种方式在电脑中成为一种整体数据,不管是2d还是3d。 三角剖分最终是要将离散的数据通过连接成很多三角形来达到面化或体化的目的(四面体其实就是四个三角形)。那么我们是不是可以随便来连三角形呢?当然不行了,咱们连成的面或体要与离散化前的原始模型越接近越好。 怎么样才能使咱们连成的面或体要与离散化前的原始模型越接近越好呢?一般来说每个离散点都有一定的作用范围,那么我们在连三角形是不是就要想到,尽量让每个三角形内的三个点相对来说隔得近一点。 首先有两个原则: 1 产生的三角形不相重叠。(如果重叠,那么其中的一个三角形岂不是多余了) 2 不产生新的顶点。(如果产生新的顶点了,那么这个顶点的值我们可以确认它符合于原始模型吗?),不过这条原则很难完全保证不产生。 kk....................................................................ss..................................................................................................................................................................................
1 / 1 然后有两个问题要解决:
1 面化或体化时是否要考虑到边界的问题?也就是是否考虑边界离散点的凹凸判断,如果要考虑的话,所有边界点依次相连就行,如果不用考虑的话,所有凸点边界点依次相连就行。一般来说是要考虑的。 2 面化或体化时是否要考虑到面内或体内空洞的问题?也就是是否考虑内部空白区的判断,如果要考虑的话,内部空白区的边界点要跟问题1同等考虑。 再次我们看一下经典的三角剖分方法: 谈到三角剖分,这个名字你不得不熟悉,这就是经典---Delaunay三角剖分。 Delaunay三角剖分具有四个特有的性质: (1)保证最邻近的点构成三角形,即三角形的边长之和尽量最小,且每个Delaunay三角形的外接圆不包含面内的其他任何点,称之为Delaunay三角网的空外圆性质。这个特征已经作为创建Delaunay三角网的一项判别标准; (2)它的另一个性质最大最小角性质:在由点集中所能形成的三角网中,Delaunay三角网中三角形的最小内角尽量最大,即三角形尽量接近等边三角形,从这个意义上讲,Delaunay三角网是“最接近于规则化的”的三角网。 (3)Delaunay三角网是唯一的。 (4)三角网的外边界构成了点集的凸多边形“外壳”; kk....................................................................ss..................................................................................................................................................................................
1 / 1 大概的道理我们是懂了,但是给你任意一些点,你采用什么思路
将之三角剖分呢? 先易后难,我们可以先从四个点逆时针排列ABCD(任意三个点不在一条直线上)来判断,显而易见只有两种剖分方式(ABC & CDA)或者(DAB & BCD),如果我们按照三角网的空外圆性质来判断的话,问题化为: 第一种剖分方式的要求:点D在三角形ABC的外接圆的外部 & 点B在三角形CDA的外接圆的外部 第二种剖分方式的要求:点C在三角形ABC的外接圆的外部 & 点A在三角形CDA的外接圆的外部 上面的条件哪种方式成立,那么哪种方式就是我们要求的三角剖分方式。 如果按照上一篇的思路,如果点数稍微一多,那么我们在三角剖分的时候就会遇到大量的判断和计算,看来我们的思路有一定问题,虽然是按照Delaunay三角网的判别标准(空外圆性质)来进行判断,但是没有从中发现一些规律来。换一种思维方式:我们这样想,先随机在点云中取一个点,然后在这个点附近取两个点形成一个三角形,然后依次判断除开这三个点所有其他点是否在这三个点确定的外接圆的外面,如果碰到在外接圆里面的,那么就在这个点的附近另外取两个点形成一个新的三角形,接着判断。如果所有点都在这外接圆外面的话,那么分别以这个三角形的三条边为基础延伸,一直循环到所有点。这样想的话就比上一篇的可实现性好一些了,但是还是不好,没kk....................................................................ss..................................................................................................................................................................................
1 / 1 有一点智能判断在里面,每次循环时都要把所有点数据都判断一遍,
当数据量特别大时,这种算法简直是要人命,咱们还是不要自己琢磨了,看看专家们是怎么解决这个问题的吧,看看他们的算法! Delaunay三角形网的通用算法-逐点插入算法: 具体算法过程如下: 1、遍历所有散点,求出点集的包容盒,得到作为点集凸壳的初始三角形并放入三角形链表。 2、将点集中的散点依次插入,在三角形链表中找出其外接圆包含插入点的三角形(称为该点的影响三角形),删除影响三角形的公共边,将插入点同影响三角形的全部顶点连接起来,从而完成一个点在Delaunay三角形链表中的插入。 3、根据优化准则对局部新形成的三角形进行优化(如互换对角线等)。将形成的三角形放入Delaunay三角形链表。 4、循环执行上述第2步,直到所有散点插入完毕。 上述基于散点的构网算法理论严密、唯一性好,网格满足空圆特性,较为理想。由其逐点插入的构网过程可知,在完成构网后,增加新点时,无需对所有的点进行重新构网,只需对新点的影响三角形范围进行局部联网,且局部联网的方法简单易行。同样,点的删除、移动也可快速动态地进行。但在实际应用当中,这种构网算法不易引入地面的地性线和特征线,当点集较大时构网速度也较慢,如果点集范围是非凸区域或者存在内环,则会产生非法三角形。
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1 / 1 为了克服基于散点构网算法的上述缺点,特别是为了提高算法效
率,可以对网格中三角形的空圆特性稍加放松,亦即采用基于边的构网方法,其算法简述如下: 1、根据已有的地性线和特征线,形成控制边链表。 2、以控制边链表中一线段为基边,从点集中找出同该基边两端点距离和最小的点,以该点为顶点,以该基边为边,向外扩展一个三角形(仅满足空椭圆特性)并放入三角形链表。 3、按照上述第2步,对控制边链表所有的线段进行循环,分别向外扩展。 4、依次将新形成的三角形的边作为基边,形成新的控制边链表,按照上述第2步,对控制边链表所有的线段进行循环,再次向外扩展,直到所有三角形不能再向外扩展为止。 其它Delaunay优化算法: 1、Watson的算法 Watson的算法一开始就要形成一个包含所有给定点区域的超级三角形。起初, 超级三角形是不完全的 (图2, 3, 4 and 5). 然后,通过算法继续递增地在已经存在的三角化格网内插入新的点。查找所有其外接圆包含新的点并且被删除掉给出已知的插入多边形。这样就产生了新的三角网。这个过一直将持续到用完所有的插入点以及所有拥有超级三角形顶点的三角形被删除掉。 这是Delaunay三角化最简单和最广泛应用的算法 2、Lawson的算法或 对角线交换算法