STL文件拓扑关系的建立与新型三角片搜索算法研究

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STL格式文件的快速拓扑重建算法

STL格式文件的快速拓扑重建算法作者：王增波来源：《计算机应用》2014年第09期摘要：针对立体光刻（STL）文件所表示的图形要素之间缺乏必要的拓扑关系，对STL格式文件进行分析和读取，以哈希表作为查找表快速建立三维模型各要素间的拓扑关系，建立能表示要素关系的点表和面表，利用基于哈希表的拓扑重建算法实现了拓扑结构的快速建立，算法时间复杂度仅为O（n），空间复杂度为O（3n+（4+m）f+m）。

最后，列举5个实例进行验证测试，实验结果显示，与直接算法和红黑树法相比，所提出的算法用时更少，在普通计算机上重建含有65万个三角面片模型的拓扑结构只需2.3s。

关键词：立体光刻格式文件；拓扑重建；哈希函数；三角网格；哈希地址0引言立体光刻（Stereolithographic， STL）数据格式[1]由3D Systems公司发明，在逆向工程中普遍得到应用，是三维测量设备数据输出的主要文件格式。

因其格式简单、数据处理方便，所以很快被广泛采用，目前大多数的计算机辅助设计（ComputerAided Design，CAD）系统都提供STL文件的接口[2]。

然而，通过对STL格式文件的读取无法直接得到三角形面片间的拓扑关系，因为它只是无序地列出几何面模型上三角形的坐标信息，无法直接获取三角形之间的拓扑连接关系，因此在进行区域分割和网格划分前，建立点、边和面的拓扑信息是一项必须的重要工作。

同时，STL格式文件中每个顶点大都被重用了6次以致数据的冗余太大，因此有必要建立STL格式文件的拓扑结构并设计合理的数据结构，对每个顶点坐标只存储一次以减少数据冗余节省模型的存储空间。

所以对无序三角形建立其拓扑关系非常重要。

进行STL数字文件拓扑关系的构建过程中若采用直接遍历的方法来查询处理就需要进行排序，当面片的数量级非常大时数据处理的效率将会非常低[3]。

针对如何快速实现STL文件的三角网格模型的冗余数据滤除和基本拓扑信息的重建，在文献[4-17]中国内外的许多学者专家进行过大量的研究。

10种仿真文件格式介绍 -回复

10种仿真文件格式介绍-回复关于仿真文件格式的介绍仿真文件格式是用于存储和交换仿真数据的特定文件格式。

它们在许多领域的仿真和建模应用中具有重要作用，包括工程、科学、计算机图形学等。

本文将介绍10种常见的仿真文件格式，并逐步回答与其相关的问题。

1. STL（Standard Tessellation Language）格式：STL格式主要用于存储三维模型的表面几何信息。

它将模型分解为小的三角形面片，并存储每个面片的顶点坐标和法线方向。

常用于3D打印、计算机辅助设计等领域。

以下是一些关于STL格式的常见问题：- STL格式有哪些变体？STL格式主要包括ASCII和二进制两种变体。

ASCII格式以文本形式存储，可读性强，但文件体积较大；而二进制格式通过使用二进制编码来存储数据，文件体积较小，但不易直接阅读。

- 如何读取和写入STL文件？读取STL文件的方法是解析文件中的顶点坐标和法线信息，并创建相应的三角形表面。

写入STL文件的方法是将三角形表面的顶点坐标和法线信息写入文件。

2. STEP（Standard for the Exchange of Product model data）格式：STEP格式是一种规范化的3D模型数据交换格式，广泛应用于CAD/CAM 领域。

它以中性的方式存储了完整的产品模型信息，并支持多种几何和非几何数据类型。

以下是一些关于STEP格式的常见问题：- STEP文件包含哪些数据？STEP文件包含模型的几何信息、拓扑信息、材料属性、装配关系、注释等多种数据。

- 如何解释和使用STEP文件的数据？解释和使用STEP文件的数据通常需要使用专门的CAD或CAD/CAM软件。

这些软件可读取STEP文件，并将其转换成可编辑的几何和非几何数据。

3. VTK（Visualization Toolkit）格式：VTK格式是一种用于科学可视化和图像分析的文件格式。

它支持多种数据类型，包括网格数据、图像数据、分子数据等。

三维拓扑关系描述、计算和推理的研究（可编辑）

三维拓扑关系描述、计算和推理的研究.., ?~慷旧憎罗..,,,, ,..料均是真实的。

本论文中除引文和致谢的内容外,不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

其他同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了声明并表示了谢意。

日期:..乡.学位论文作者签名:仞巳苘父佑学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。

学校有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。

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保密论文在解密后遵守此规定保密论文注释:本学位论文属于保密论文,保密期限为三年。

学位论文作者签名:沈苟欠伟指导教师签名:日期:口 .乡日期:国家自然科学基金重点项目资助誓面向地理问题求解的分布式地理建模环境研究国家自然科学基金资助“基于庞加莱对偶的三维自由拓扑模型国家自然科学基金资助“像素无损的矢量地理数据高效传输机制研究摘要摘要空间、属性、时间特征、以及空间关系构成了空间数据的基本特征。

拓扑关系是空间关系中最重要的基本关系,描述了空间目标在拓扑变换平移、旋转、发展到 ,三维拓扑缩放下保持不变的一种关系。

目前,从关系相关理论的研究成为领域的研究热点。

对三维拓扑关系相关理论的研究,对于促进的建设具有重要的理论和现实意义。

当前,无限细分、更加详细的拓扑关系与有限的认知之间存在着矛盾;结合计算几何方面的算法进行三维空间目标之间拓扑关系计算的研究比较匮乏;三维关系推理的研究较少。

为了促进三维拓扑关系在空间数据建模、空间查询、空间分析、空间数据挖掘、空间数据多重表达等方面的应用,本文开展了三维拓扑关系的描述、计算和推理等方面研究,具体的研究内容和取得的研究成果如下:考虑到地学中三维空间目标的特点,参考空间模式和简单要素规范,基于单纯复形理论,提出了一种...边界表示模型.不规则三角网.四面体格网空间数据模型来对空间目标进行表达。

基于STL三角网格模型简化的研究

２ｃｏｌｆｏｐｔｃｎｅｎｅｈｏｏｙＳｏｈｗＵｉｅｓｙＳｚｏ１０６Ｃｉ）．ＳｈｏｍｕｅＳｉｃｄＴｃｎｌ，ｏｃｏｎｖｒｉ，ｕｈｕ２０，ｈｎｏＣｒｅａｇｔ５ａ
Ａｂｓｒｃ：ＡｉｄｔｅｓｕｓｅａｅｅｓｔａｔｍｅｔｓｅｌｔｄｔｔｉｌｃｔｎｏＴａｇｌｒｅｗｏｋｍｅｈｍｏｅ，ｔｅｃｒｅｐｎｉｇａｇｒｔｍｓａ－ｏｈｉｒｏｈｍｐｉａｉｆＬｔｎｕａｔｒｓｄｌｈｏｒｓｏｄｎｌｏｈｉｒｅｒｉｆｏＳｉｒｎｉｓｅｃｅｎｅｉｎｄＴｅｓｍｐｉｃｔｏｒｃｓｆｈｉｎｌｅｗｏｋｍｅｈｃｎｉｔｆｒｄｄｌｔｎｎｅｇｉｃｎｔｕｔｎｗｈｌｈｄａｄｄｓｅ．ｈｉｌａｉｎｐｏｅｓｏｅｔａｇｅｎｔｒｓｏｓｓｓｉｅｅｉｇａｄｔｒｒｏｓｒｃｉ，ｇｉｆｔｒｏｇｈｄｅｏｉｅｄａｉｇｗｉｅｇｉｅｅｉｇａｃｒｉｇｔｈｉｈｒｓｏｄｖｌｅｆｈｒｎｌｅｈｏｅｔｅｅｅｔｅｒｇｏｆｈａｇｅｅｌｔｔｒｄｄｌｔ，ｃｏｄｎｏｔｅｗｅｇｔｈｅｈｌａｕｓｏｅｔａｇｅｓｔｏｃｏｓｄｌｔｈｅｉｎｏｅｔｎｌｎｈｈｎｔｔｉｔｏｔｒｉｄｌｔｄＷｈｌｅｌｇｗｉｅｇｉｃｎｔｃｉｎｔｈｏｅａｒｃｎｔｃｉｎｒｇｏ ’ ｅｅｄｍｌｎｉｅｗａｆｒｄａｏ — ｅｅｅ．ｉｄａｉｔｔｒｄｒｏｓｒｔ，ｏｃｏｓｏｓｕｔｅｉｎＳ￣ｘｒｅｎｈｈｅｕｏｅｒｏｖｎａｏｙａｄｖａｈｙｏｇａｕｌｎｔｃｔｃｉｎｏｏｓｒｃｉｇｔｅｎｗｉｎｌｄｅｏａｂｌｎｅｂｎｒｅｎｅｃｏｄｎｏｔｅｆｔｅｓａｄｓｏｈｅｓａｈａｉｒｔｆｎｔｔｅｔａｇｅｅｇｓｔａａｃｉａｙｔｅａｄｔｎａｃｒｉｇｔｎｓｎｍｏｔｎｓｓｅｂｓｓｏａｏｃｕｎｈｒｒｈｈｉｔｔｉｅｔｙｔｅｅｔｒｎｈｏａｌｈｉａｅｓＳａｅｒｃｎｔｃｉｎｔａｇｌｒｅｗｏｋｍｅｈＳｐｉｚｔｎｃｎｂｂａｎｄｄｎｉｓａｃｆｌｔｅｂｎｒｔｅ，Ｏｔｔｈｏｓｕｔｉｎｕａｔｒｓ ’ ｔｆｈｂｂｙｒｈｔｅｒｏｒｎｏｍｉａｉａｅｔｉｅ．Ｆｉａｌ，ｏｏｎｌｙｗｘｍｐｅｉｃｓｅｒａｉｖｒｙｔｉｒｎＬｔａｇｌｒｎｔｒｓｎｏａｒｉａｔｒｓｄｌｔｏｅａｌｓａｅｄｓｕｓｄｔｅｌｅｔｅｆｅｄｆｅｅｔＴｉｎｕａｅｗｏｋｍｅｈａｄｃｍｐｅｔｅｏｇｎｌｅｗｏｋｍｅｈｍｏｅｒｏｚｏｉｈＳｒｒｈｉｎａｄｔｅｎｔｏｋｍｅｈｓｍｐｉｅ，ｗｈｃｈｗｓｔｅｎｔｏｋｍｅｈｍｏｅｉｌｅａｓｅｅｔｅｔｃｉｖｈＴｎｔｒｓｎｅｈｗｒｓｉｌｄｉｆｉｈｓｏｅｈｗｒｓｄｌｍｐｉｄｔｔｆｃｉａｈｅｅｔｅＳＬｅｗｏｋｍｅｈｓｉｆｈｉｖｏｓｉｌｃｔｎｍｅｎｉｉｔｉｉｇｔｅｂｓｃｆａｕｅｆｈｒｉａＴＬｍｏｅｎｅｓｔｆｃｏｙｒｓｌａｅａｈｅｅ．ｍｐｉａｉａｗｈｌｍａｎａｎｎａｉｅｔｒｓｏｅｏｉｎｌｉｆｏｅｈｔｇＳｄｌｄｔａｉａｔｒｅｕｔｃｎｂｃｉｖｄａｈｓｓＫｅｒｓｒｖｒｅｅｇｎｅｉｇｒｐｄｐｏｏｙｉｇｔｉｎｕａｓ；ｍｅｈｓｍｐｉｃｔｎｂｌｎｅｉａｙｔｅｙｗｏｄ：ｅｅｓｎｉｅｒ；ａｉｒｔｔｐｎ；ｒａｇｌｒｍｅｈｎｓｉｌａｉ；ａａｃｄｂｎｒｅｉｆｏｒ

STL格式实体的快速拓扑重建

STL格式实体的快速拓扑重建
刘金义;侯宝明
【期刊名称】《图学学报》
【年(卷),期】2003(024)004
【摘要】STL格式文件是一种用实体表面的三角形进行CAD数据交换的文件.由于格式简单,目前它已成为一种CAD数据交换的事实标准文件,许多CAD系统都能够生成这种文件.在STL文件中,实体表面的所有三角面片被无序地列出,不存在任何拓扑信息.然而在许多基于STL的应用系统中,建立三角面片之间的拓扑关系是必要的.由于自由曲面实体所生成的STL文件包含的三角形数量非常大,所以在拓扑重建时算法的速度显得特别重要笔者给出一个建立STL格式实体拓扑信息的快速算法,对于一个包含几万个三角形的STL文件,在一般的微机上只需几秒种完成.
【总页数】6页(P34-39)
【作者】刘金义;侯宝明
【作者单位】辽宁石油化工大学计算机科学与技术系,抚顺,113001;辽宁石油化工大学计算机科学与技术系,抚顺,113001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.STL格式文件的拓扑重建方法研究 [J], 唐宗军;王新雷;王宇宁;张庭海;魏彬
2.STL格式文件的拓扑重建方法研究 [J], 张翔;廖文和;程筱胜;戴宁;安涛
3.基于哈希表的STL格式文件拓扑重建的算法 [J], 王彦云;陈鸿;谢明师;杨凯祥
4.STL格式文件拓扑重建及快速切片算法研究 [J], 杨光;刘伟军;王维;田凤杰
5.STL格式文件的快速拓扑重建算法 [J], 王增波
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一种基于分层邻接的快速切片与拓扑重建算法

一种基于分层邻接的快速切片与拓扑重建算法徐明月;吴鹏伟【摘要】针对快速成型技术对切片速度和拓扑构建的需求,提出了一种基于分层邻接的快速切片和拓扑重建算法.在Z轴正方向上逐渐增加切平面的高度,用其去截三角面片,将所截边存入对应切片层,并按规定的正方向对交点进行排序从而形成最终切片层的轮廓.轮廓线中相邻交点对应的三角面片是相邻的,根据此关系在切片结果上完成对STL模型文件的拓扑结构重建.实验以1 mm为切片精度,用改进后算法与传统快速切片算法对咖啡勺、鲸鱼和花瓶的模型文件进行切片处理.与传统切片算法相比,改进后算法的速度提升率分别为9.345％,10.736％和12.541％;拓扑重建耗时分别为223 m s,258 m s和420 m s.由实验可以看出,改进后算法切片速度更快,同时又可以完成拓扑结构的构建.【期刊名称】《杭州电子科技大学学报》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】6页(P53-58)【关键词】快速切片;拓扑重建;分层邻接;STL模型文件;快速成型【作者】徐明月;吴鹏伟【作者单位】杭州电子科技大学计算机学院 ,浙江杭州310018;杭州电子科技大学计算机学院 ,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TP391.70 引言在快速成型技术中，切片算法步骤一般为建立切片模型、描述切片过程、处理截面轮廓[1]。

切片处理对象为STL模型文件，STL文件中三角面片构成的网格反映了物体表面的轮廓信息，每个三角面片无序存入，且相邻的三角面片之间共边。

STL 模型文件的切片算法大致分为六类。

第一类是基于分组的思想。

该类算法先将三角面片分组，然后对分组进行查找[2-3]。

切片速度快且操作简单。

第二类是借助外部工具的思想。

文献[4]利用MATLAB的Trioutline函数计算每组交线段，有效简化了算法过程。

第三类是基于模型几何特征的思想。

文献[5]提出先去掉点冗余和边冗余，点冗余然后构建基于半边信息的局部三角网格拓扑结构；文献[6]通过对半边数据结构改进实现了三角面片间相邻关系的描述。

stl格式文件的快速拓扑重建算法

stl格式文件的快速拓扑重建算法一、概述STL格式文件是一种广泛应用于3D打印和计算机视觉领域的文件格式。

然而，由于其结构简单，常常会导致拓扑关系的丢失，从而影响后续的分析和处理。

因此，快速、准确地重建STL文件中的拓扑关系具有重要的实际意义。

本算法旨在解决STL文件重建中的拓扑问题，通过高效的数据处理和算法设计，实现对STL文件的快速、准确的拓扑重建。

二、算法流程1.读取STL文件：首先，算法需要读取输入的STL文件，获取其包含的三角形面片和相应的坐标信息。

2.预处理：对读取到的数据进行预处理，包括去重、排序、标准化等操作，以提高后续处理的效率。

3.构建拓扑关系：根据STL文件的格式特点，算法可以自动识别三角形面片之间的拓扑关系，如相邻、相交等，并建立相应的拓扑图。

4.拓扑优化：在拓扑图中，算法可以通过优化算法（如Prim算法、Dijkstra算法等）对拓扑关系进行进一步优化，以提高结果的准确性。

5.输出结果：最后，算法将重建的拓扑关系输出为STL文件格式，供后续分析和使用。

三、关键技术1.高效的数据读取和处理：为了提高算法的效率，需要采用高效的数据读取和处理技术，如使用流式处理的方式，逐个处理三角形面片的数据，避免一次性加载大量数据带来的性能问题。

2.拓扑关系的自动识别：算法需要能够自动识别三角形面片之间的拓扑关系，如相邻、相交等。

这需要算法能够准确识别三角形的边和角点，并建立相应的拓扑关系。

3.拓扑图的优化算法：为了进一步提高结果的准确性，算法需要采用高效的优化算法对拓扑图进行进一步优化。

如可以采用Prim算法或Dijkstra算法等寻找最短路径，以优化拓扑关系。

四、实验结果与分析为了验证本算法的有效性，我们进行了一系列实验。

实验结果表明，本算法在处理STL文件时，能够快速、准确地重建其拓扑关系，并且重建结果与人工重建的结果基本一致。

同时，本算法在处理大规模数据时也表现出良好的性能和稳定性。

在机检测中三角网格拓扑重建方法的研究

在机检测中三角网格拓扑重建方法的研究郑惠江;王太勇;何改云【摘要】对STL(Stereo Lithographic)模型中三角面片进行拓扑重建是解决在机检测系统中对零件模型表面进行曲面划分的前提条件之一.在建立点-边拓扑关系的基础上,将原有基于顶点坐标值浮点数比较的半边匹配结构转化为基于索引值的整型数匹配,并提出了基于关联-散列结构三角网格拓扑重建方法.该方法采用散列结构为辅助数据结构来减少STL模型顶点归并和边界归并的计算量,利用STL模型相邻网格单元数据相关性降低哈希函数的构建难度并提高冲突处理效率,在滤除冗余数据的同时完成拓扑关系的建立.计算实例验证了该算法的高效性和有效性.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2010(046)030【总页数】4页(P212-215)【关键词】在机检测;拓扑重建;三角网格;STL模型;关联-散列结构【作者】郑惠江;王太勇;何改云【作者单位】天津大学,天津市先进制造技术与装备重点实验室,天津,300072;天津大学,天津市先进制造技术与装备重点实验室,天津,300072;天津大学,天津市先进制造技术与装备重点实验室,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】TP3911 前言在机检测系统使加工中心在原功能的基础上增加了产品质量检测的功能，建立起无需脱离生产环境即可完成加工—检验—再加工的复杂空间型面CAD/CAM/CAQ 闭环制造系统。

从CAD数据中提取零件表面的几何特征参数，进行测量轨迹的规划，是在机检测系统实现其基本功能的重要基础之一。

STL（Stereo Lithographic）文件[1]格式由于简单、容易读取，目前已成为制造技术领域较为常用的文件格式和事实上的接口标准之一[2]。

但STL文件仅列出了零件表面离散三角面片的法矢及顶点坐标，没有包含离散三角面片的基本拓扑关系及其和零件表面的从属关系。

另外由于STL文件中顶点坐标信息会在多个三角面片中重复记录，因此其数据冗余现象严重。

基于C++标准模板库的STL数据拓扑重建

摘
要：针对ＳＴＩ文件存在大量冗余数据、缺少拓扑信息的问题，研究了顶点、边和三角面片之间拓扑关系重建算
法．使用ｃ＋＋标准模板库的容器和迭代器技术进行编程，借助红黑树结构，去除ＳＴＬ文件中的冗余数据，加速建立半边拓扑结构，并且能够快速完成指定的顶点、三角面片的邻域搜索，以及快速确定模型的边界．实验结果表明，该算法能够有效、稳定地完成ＳＴＩ数据的拓扑重建任务，并且效率优于改进的直接算法．关键词：拓扑重建；立体光造型文件；半边结构；红黑树；标准模板库
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｕｓｉｎｅｓｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｔａｉ２６４００５，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
ｂｒａｒｙｗｅｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＲｅｄｕｎｄａｎｔｖｅｒｔｅｘｅｓｗｅｒｅｒｅｍｏｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅＳＴＩ

基于STL文件的拓扑重构新方法

的多面体来说Ｈ为０，Ｂ为１，因此它的几何元素之间应存在如下欧拉公式：
收稿日期：２０ — １１０６０ —２
基金项目：陕西省自然科学基金项目（０Ｆ７２４３）０
作者简介：峰（７一）宁夏灵武人，纪１４，９讲师，硕士研究生，主要研究方向为计算机图形图像处理，虚拟现实与仿真。
角面片个数。后面的内容就是逐个给出每个三角面片的几何信息。每个三角面片占用固定的５字节：３个４０字节浮点数用来描述三角面片的法矢量，９４个字节浮点数分别用来描述三角面片的三个顶点的坐标，每个三角面片的最后２字节用来
描述三角面片的属性信息（暂时没有用）二进制格式最大优点是文件小（般是ＡＣＩ。一ＳＩ格式的１）大大节省磁盘存储空间，／、６面且读取速度比ＡＣＩＳＩ格式快很多，因面在实际生产应用中采用的都是二进制格式。
成实体，并将其转换为ＳＬ格式文件。由于Ｃ软件和ＳＬ文件格式本身的缺陷以及将实体模型转换成ＳＬＴＤＡＴＴ文件过程中
所使用的转换方法不当，使得由ＳＬＴ文件重新构造的实体往往有很多缺陷，以至于不能正确描述实体的表面；其次ＳＬ文件Ｔ
只是无序地列出构成实体表面的所有三角形的几何信息，不包含任何三角形之间的拓扑邻接信息，给后续处理带来极大的困
ＥＦ２＝３／（．１）３
将式（．代入欧拉公式，就得到由三角面片构成的多面体的面数与顶点数之间的关系：１）３
Ｖ＝＿＋＝Ｆ２２ＥＦ２／＋（．１）４
在ＳＬ文件中所列出的顶点数恰好是面片数的３Ｔ倍平均每个顶点的坐标被重复地给出了几乎６次，所以数据的冗余现象非常严重，如果仅仅是简单地照原样提取数据，就会不必要地占用大量地计算机资源，降低计算速度，同时也无法有效地对模型进行错误诊断和修复，使得后续的处理计算量增大。因此如何滤除冗余现象是拓扑重建的关键。

基于C_标准模板库的STL数据拓扑重建.caj

第６期
等：基于Ｃ＋＋标准模板库的ＳＴＬ数据拓扑重建郑毅，
·５２３·
顶点分裂的方式进行存储，使得ＳＴＬ文件存在较大的数据冗余，不但浪费了大量的存储空间，而且这些冗余顶点破坏了原有的邻接拓扑关系，所以在实际应用中必须去除冗余顶点．ＳＴＬ数据拓扑重建的目边、三角面片的是重新建立三角网格模型中的顶点、之间的拓扑关系，为后续的网格点法向量估算、曲率估算、孔洞搜索等数据分析作准备．
）；）乡建设厅科技项目（山东省高等学校科研计划项目（２０１１ＹＫ０６０Ｊ１１ＬＧ１２．，：作者简介：郑毅（男，山东荣成人，讲师，博士后，从事图像测量、三维重建和增强现实等方面的研究，１９７５—）Ｅ－ｍａｉｌｚｈｅｎｉ＠ｇｙｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ．
．ＳＴＬ文件是一种实体表面三角网格模型
文件，记录了实体表面离散处理后得到的所有三角
：／／／收稿日期：本刊网址·在线期刊：２０１３０４０９．ｈｔｔｗｗｗ．ｏｕｒｎａｌｓ．ｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎｃｓｘｂ－－ｐｊｊｇｊ）；）；基金项目：国家自然科学基金资助项目（山东省自然科学基金资助项目（山东省住房和城６０９７０１０５，６１１７３１７３ＺＲ２０１２ＦＬ０９

STL数据快速拓扑重建关键算法_戴宁

第17卷第11期2005年11月计算机辅助设计与图形学学报JO U RNAL OF COM PU T ER -AI DED DESIGN &COM PU T ER GRA PHI CS Vol 117,N o 111Nov 1,2005收稿日期:2004-08-24;修回日期:2004-11-08基金项目:国家/八六三0高技术研究发展计划(2005AA420240);南京市医学科技发展计划(ZKX0420)STL 数据快速拓扑重建关键算法戴宁廖文和陈春美(南京航空航天大学机电学院南京 210016)(sonic dn team@1631com)摘要在反求工程中,散乱数据点云的曲面重构常采用三角网格模型,建立三角网格之间拓扑关系的速度是影响曲面重建效率的关键因素之一1本文提出了基于V -F 结构的平衡二叉树(AV L)顶点聚合算法,简化数据文件的存储容量至原来的18%~25%,并有效地去除了大量冗余数据点;采用虚A VL 的快速邻边搜索优化算法,实现了相邻半边的快速搜索,高效地构建半边拓扑结构,最后通过各种零件重建速度的比较说明本文方法是高效的、可扩展的1关键词 ST L ;拓扑;半边结构;A VL 树;V -F 结构中图法分类号 T P391172;T H16Efficient Algorithm of Topological Reconstruction for S TL DataDai Ning Liao Wenhe Chen Chunmei(College of M e chanical and Electrical Engineering ,Nanj ing Univ ersity o f Aeronautics &A stronautics,Nanj ing 210016)Abstract How to efficiently reconstruct the topological structure of a large number of ST L data is a bot -tle -neck in reverse engineering 1In this paper an integrated vertexes algorithm of AVL tree is introduced based on the V -F structure to delete a large number of redundant vertexes and reduce the size of data file up to 18%~25%of the orig inal one 1Then,an optim al search algorithm based on virtual AVL tree is conduct -ed to efficiently reconstruct the hal-f edg e topological structure 1Finally,some test examples show that the proposed algorithm is both efficient and ex tensible 1Key words ST L;topology;hal-f edge structure;AVL tree;V -F structure0 引言20世纪90年代,随着计算机技术和三维测量技术的飞速发展,逆向工程成为研究的热点,它除了应用到几何测量、产品复制、新产品开发、几何造型等制造领域,还广泛应用于医学、地理、考古等新领域的图像处理和模型恢复[1]1STL 文件格式是一种用三角片表达实体表面数据的数据交换文件,在逆向工程中是三维测量设备数据输出的主要文件格式之一1由于ST L 文件格式简单、容易读取和显示,它成为从三维数据测量到CAD 几何造型过程中十分重要的数据交换文件,同时也是快速原型制造事实上的标准1许多基于ST L 文件的应用在不断的扩展,如直接利用STL 文件生成有限元网格[2]、从STL 直接生成加工轨迹[3]等1随着三维测量设备在测量效率、精度等方面的突破,目前已经可以在很短的时间内采集上百万个采样数据点,如德国GOM 公司的AT OSII 激光测量仪可以在7s 内采集130万个数据点,生成的ST L 数据文件的尺寸从几兆到上百兆不等,并且还随着用户需求精度的提高在不断的增长1如此日益庞大的STL 数据的拓扑重建,采用通常遍历的算法将耗费几十分钟甚至几十小时,这成为逆向工程后续研究必须要解决的瓶颈1赵歆波等[4]研究了基于散列的ST L 拓扑信息重建算法是一种静态结构,其不适合网格的动态修改;崔树标等[5]提出了三轴分块排序的几何搜索算法,由于在划分小区域排序空间时增加了复杂度,因此在数据量很大时其效率不高;张必强等[6]的顶点归并和边的建立算法采用的点、边、面的数据结构,与半边结构相比具有一定局限性,且未提及自身算法和搜索拓扑点一环、二环、边界边等后续应用扩展之间的联系11 S TL 数据格式STL 格式文件通过三角片离散地表示实体的表面信息,其数据存储格式如下:Solid (文件的路径)facet normal 013717020102498401928016;(三角片的外法矢)outer loop vertex 271327051-81739584-161958233(第1个顶点) vertex 271193308-81422022-161913214(第2个顶点)vertex 271005970-81889491-161825594(第3个顶点)end loop endfacet ,,EndSolid其中一个三角片包含三角片的外法矢和按右手螺旋规则排列的3个顶点1ST L 文件格式规整、结构清晰,但是从实际的实体几何拓扑模型转换成STL 的三角片时,采用顶点和共边/分裂0的方式存储,丢失了最初的拓扑关系,同时还增加了大量的重顶点、重边的冗余数据1由封闭凸多面体的欧拉公式V -E +F =2可以得出顶点、边和面之间的数量关系,其中V 表示点的数目、E 表示边的数目、F 表示面的数目1由于每条边/裂成0两条半边,所以E =3F P 2;将其代入欧拉公式得出V =F P 2+21由此推出STL 文件中分裂点V c =6(V -2),平均分裂点数几乎是原来拓扑点数的6倍,所以在STL 拓扑重建中必须采用高效的算法12 三角片拓扑信息表示在逆向工程的快速曲面重建和快速原型制造截面线生成算法等应用时,都需要重建STL 数据中点、边、面的拓扑关系1一个设计完善的STL 拓扑结构必须尽可能地满足以下各种后续应用的需求:1)处理大数据量的操作时,依然是十分高效、快速12)具备分析STL 数据质量的能力,即能够快速地搜索孔洞、间隙和边界13)能够快速查询每一个点的K 邻域信息14)能够快速查询每一个面的相邻3个面15)通过1条边可以遍历所有其他的边16)通过1个面可以遍历所有其他的面1目前采用的拓扑重建的数据结构主要包括翼边结构[7]、半边结构[8]和四边结构[9]等1在翼边结构中包含与边相邻的2个环,由于翼边结构没有明确的正方向,因此判断当前边所在的环与面比较困难1四边结构将每条边/分裂0为两对方向相反的边,可以表示无向二边流形体,但无法表示带孔洞的模型1人们对翼边结构做了许多改进,如图1所示的半边结构是其中较有代表性的一种1图1 半边拓扑结构图1中将三角片的每一条边/分裂0为2条方向相反的有向半边,以法矢为正方向右手螺旋方向一致的半边属于当前三角片,每个面由3条有向半边组成,面与面的连接关系通过拓扑半边结构的相邻半边的指针建立,完整的数据结构表示[10]为V :{V i y (x ,y ,z )i },i =1,,,N v ;H E:{HE i y V start ,V end ,p Next ,p P re , p Adjace nt ,Face Id )i },i =1,,,N f ;其中,V 和HE 分别表示顶点集合和半边集合,V start 和V end 表示半边的起点和终点;p Nex t ,p Pre ,p Adj acent 为3个指针,分别指向前一条半边、后一条半边及与其相邻但方向相反的半边;Face Id 代表当前半边所属的三角面片的索引号1基于半边拓扑结构的特点,其可以较好地满足各种后续应用的需求13 半边拓扑结构的快速重建算法半边拓扑结构构建的方法并不复杂,按照通常的算法,首先遍历每一个三角片,构造3条半边并建立相互之间的前后关系,再将半边存入链表1随后2448计算机辅助设计与图形学学报2005年每次从链表中取出其中的一条半边,搜索链表中剩余的半边,根据相邻半边和当前半边的顶点相同方向相反的条件,查找当前半边的相邻半边,整个算法的复杂度达到O(n2)1当搜索到大量边界边存在时,算法的复杂度还会不断地增加,导致当三角片的数量呈线性增长时,半边拓扑重建的效率会急速下降,所以研究一种高效的半边拓扑重建算法尤为重要1经过分析可知,半边拓扑重建的复杂度主要包含2个部分:1)顶点聚合1将/分裂0存储的点合并为1个点,即去除STL文件中的冗余点12)半边结构中相邻半边的搜索1快速建立当前半边与相邻半边的拓扑关系1无论是顶点聚合还是相邻半边的查询,都涉及到搜索效率的问题1本文采用了以平衡二叉树(AVL)快速搜索为核心的算法,利用AVL 数据搜索的效率仅与树的高度相关的特点,将整体算法的复杂度降为O(n lb n),大大提高了搜索的速度[11]1文献[12]采用的AVL顶点合并算法,该算法采用建立辅助AVL查找树去除重复点,建立、删除AVL树,以及遍历抽取AVL树节点数据并重新建立链表存储,都需要花费额外的计算时间;在半边合并过程中,其采用为每一个顶点建立入射半边表的方法,虽然减少了后续半边搜索的次数,但是建立顶点的入射半边表也是十分耗时的1所以,总的来说该算法效率虽然比线性遍历要快,但在数据量很大时,其效率还是不高1本文采用基于V-F存储结构的AVL顶点快速聚合算法和虚AVL邻边搜索优化算法,快速建立了拓扑结构,使得拓扑重建的速度接近国外商业逆向工程软件的处理速度1311基于V-F存储结构的AVL顶点快速聚合算法STL文件数据量巨大,冗余信息很多,根据第1节对STL格式的分析,每一个顶点几乎平均被重复存储了6次1这不但占据大量的存储空间,同时也不利于数据的遍历与查找1根据计算机描述图形采用的存储几何数据常用的单链三表结构,利用顶点表、边表、面表来表达几何元素之间的连接关系[13],通过改进,针对STL数据的特点,本文构造了V-F 点面表结构,优化了STL数据的存储,同时也巧妙地完成了顶点聚合1V-F点面存储结构如下: V0701253395401753464-11735479V1691854507401933361-11851359V2691886093401587917-11986310V3681584930411354134-41289208V4681849785411688934-41039109V5681698967411488247-41396496,,F0012F1345,,其中V表示当前数据行属于顶点,其后第1个整数表示当前点的索引号,后面的3组浮点数代表当前点的实际坐标值;F表示当前数据行属于面,其后第1个整数表示当前面的索引号,后面的3个整数代表按照三角片外法矢方向符合右手螺旋顺序的3个顶点的索引号1本文采用AVL搜索方法建立V-F结构,首先建立树节点的数据结构N ode:{N ode i y(p LNode,p Data,BalanceFactor,p RNode)i},i=1,,,N v;p Data:{p Data y(x,y,z,v id)}(1)其中,p LNode,p RNode表示当前父节点指向左右2个节点的指针;BalanceFactor代表树当前的平衡因子; p Data表示指向节点存储数据域的指针,数据域包含点的x yz3个坐标分量和点的索引号;N v表示无重复点的个数1按照AVL的建树规则,节点Node必须满足N l eft<N fathe r<N ri ght,所以设定节点的排序原则如下:若(N11x<N21x)or(N11x=N21x and N11y<N21y)or(N11x=N21x and N11y= N21y and N11z<N21z),则N1<N21算法具体步骤如下,其中N v a ll表示STL文件中点的个数,N tri表示STL文件中三角片的个数: Step11遍历ST L数据文件,读取第1个三维数据点,点索引号为v id=0,存入树节点Node,插入平衡二叉树,Bal-anceFactor=01Step21读入第i个三维数据点,点索引号v id=v id+1,存入树节点N ode,插入平衡二叉树,如果|BalanceFactor|> 1,对树进行左旋或右旋操作,直到|BalanceFactor|[11 Step31按读入的三维数据点,搜索平衡二叉树,若找到,则按V-F点面存储的格式将点数据写入(*1vf)中间文件1 Step41如果i[N vall执行Step2;否则执行Step51Step51再次遍历ST L数据文件,读取第1个三角片,面索引号为f id=0,在建好的点平衡二叉树中查找三角片的三个点的位置,返回各自点索引号v id1Step61读取第j个三角片,面索引号为f id=f id+1,在建好的点平衡二叉树中查找三角片的3个点的位置,返回各自点索引号v id1Step71如果j[N tri,执行Step5;否则按V-F点面存储的格式将面数据写入(*1vf)中间文件1通过V-F结构,可以快速地聚合顶点,简洁、244911期戴宁等:ST L数据快速拓扑重建关键算法准确地表达STL 数据内容;同时通过这种结构重组的方式生成V -F 文件的尺寸大小也仅有原来ST L 文件的约18%~25%,提高了后续算法的数据查询和遍历的效率,也节约了磁盘存储的空间1312 基于虚AVL 的半边拓扑快速重建算法半边结构的邻边搜索采用线性遍历的方式是十分耗时的,算法的复杂度也达到O (n 2)1本文采用虚AVL 搜索策略1虚AVL 是指在建树过程中,树节点中并没有如顶点聚合时在数据结构(式1)中存储实际的数据,而仅仅存储了指向一条半边的指针,通过指针索引利用虚AVL 树快速搜索的特点,高效地完成了半边结构中相邻半边的搜索,虚AVL 树和半边链表搜索关联如图2所示1图2 虚A VL 树和半边链表搜索关联图首先遍历V -F 数据文件,读取三维点数据存储在动态数组中,读取三角面片数据分别建立3条索引半边的数据结构H E :{H E i y V sid ,V eid ,p Ne x t ,p Pre , p Adjacent ,Face id )i ,i =1,,,N f }(2)其中V sid 和V eid 分别表示起点、终点的索引号1存入半边链表,通过指针索引建立三条半边的前后关系,构成前向半边环he i +21p Nex t =GetPointer (he i )he i +11p Nex t =GetPointer (he i+2)he i 1p Nex t =GetPointer (he i +1)(3)分别将三条半边的指针顺序插入AVL 树,构建虚AVL 查找树1半边排序原则为若,(he 11v si d <he 21v sid )or (he 11v sid =he 21v sid and he 11v eid <he 21v e id )则,he 1<he 21半边结构的邻边搜索算法如下,其中,N he 表示半边的数目Step11读取半边链表的第1条半边,以当前半边的起点索引号V sid 终点索引号V eid 为查找关键字,令temp =V sid ,V sid =V eid ,V eid =temp ,在虚A VL 树中查找相邻半边的指针,存入当前的半边结构1Step21如i \N he ,则转Step3,否则读取半边链表的第i 条半边,查找相邻半边的指针,若找到,存入当前半边结构;若未找到p A d jacent =NU L L 1Step31结束1通过借助虚AVL 的邻边搜索优化算法,可以快速地构建半边的拓扑结构,有效地将算法的复杂度降为O (n lb n);同时利用虚AVL 方法,直接按照半边链表的顺序,在完成拓扑邻边查找的同时,还省去了原先需要遍历AVL 树读取节点数据再存入链表的时间,进一步提高了拓扑重建的效率14 测试实例411 测试环境操作系统为Windows 2000Sp4;内存为512MB;CPU 为P Ô210GHz;显卡为GForceMX4401412 算法测试结果与分析表1所示为测试实例比较,本文的优化算法比直接拓扑算法较明显地提高了拓扑重建的速度,而且在数据点越多的情况下,算法优化的效果越明显,总体上已经逼近国际商业逆向工程软件的处理速度1由于本文采用了生成V -F 中间文件分2个阶段的拓扑算法,影响了一些拓扑重建的效率,通过实验2450计算机辅助设计与图形学学报2005年如果将V-F顶点聚合和虚AVL邻边搜索优化算法合并处理,总体速度还会提高约1613%1表1测试实例拓扑构建速度的比较ST L模型零件名点数三角片数直接拓扑重建算法P sGeomagic411P s S urfacer1015P s 本文的优化算法V-F顶点聚合P s虚AVL的邻边搜索P s总共耗时P s四分之一花瓶335563441401801511311半个花瓶6534124953821311花瓶11214224241093251152半个内凸轮零件25833505427205494415内凸轮零件53506105669353211102178模型汽车10390420748996083028581519牙齿模型1156197309207-4058982830牙齿模型2*242534483236-611261873640413算法应用测试的结果基于半边拓扑结构的STL数据构建完成,可以快速地建立后续算法处理所需的数据结构,在估算顶点法矢、曲率的点拓扑结构构建中,建立拓扑点的AVL搜索树、一环邻域点集、二环对边点集的搜索,即使是几十万个三角片只需要十几秒就可以完成(如图3所示为搜索内凸轮零件中某点的一环、二环对边点集合),边界边的搜索也仅仅需要几秒钟就可以完成(如图4所示为搜索到的模型汽车边界边)1表2应用测试的结果零件名三角片数拓扑点的构建构建拓扑点的AVL树P s一环邻域点搜索时间P s二环对边点搜索时间P s边界搜索边界边条数边界边搜索时间P s内凸轮零件10566961111359模型汽车20748914111320图3内凸轮某点的一环、二环对边点集合图4模型汽车搜索到的边界边5总结与展望本文通过建立基于V-F存储结构的AVL顶点聚合算法,巧妙、高效地完成了去除冗余点的工作,同时生成的临时中间文件(*1vf),大大压缩了STL数据的存储尺寸;然后采用基于虚AVL的邻边搜索优化算法快速地完成了STL半边拓扑重建1虽然在速度上已经逼近了商业逆向工程软件的处理速度,但还有一些差距,在AVL的快速生成、动态数组数据的快速构建、内存分配管理等方面还有待做深层次优化,这将是我们今后进一步研究的内容1参考文献[1]Jin Tao,Tong Shuiguang1The Technol ogy of Reserve Eng-ineering[M]1Beijing:China M achine Press,2003(in Chinese)(金涛,童水光,等1逆向工程技术[M]1北京:机械工业出版社,2003)[2]B ch et E,Cui lliere J-C,T rochu F1Generation of a finite ele-ment M ESH from stereolithograph(STL)files[J]1Com puter-Aided Design,2002,34(1):1~17245111期戴宁等:ST L数据快速拓扑重建关键算法[3]Zeng Xiaohua,Liu Jinghua,Yan Guangrong1Tool path genera-tion based on ST L data model[J]1Journal of Engineeri ngGraphics,2002,23(1):8~14(in Cini n ese)(曾晓华,刘静华,闫光荣1基于STL数据模型的刀具轨迹生成[J]1工程图学学报,2002,23(1):8~14)[4]Zhao Xinbo,Zhang Dinghua,Xiong Guangcai,et al1A methodfor rebuildi ng topol ogical structure of m esh in STL fi le based onhashing[J]1M echanical Science and Technol ogy,2002,21(5):827~828,832(in Chinese)(赵歆波,张定华,熊光彩,等1基于散列的ST L拓扑信息重建方法[J]1机械科学与技术,2002,21(5):827~828,832) [5]Cui Shubiao,Zhang Yisheng,Liang Shuyun,et al1The algo-rithm and application of sorti ng for fast filtering redundancy ver-tex i n ST L solid[J]1China M echanical Engineering,2001,12(2):173~175(in Chinese)(崔树标,张宜生,梁书云,等1ST L面片中冗余顶点的快速滤除算法及其应用[J]1中国机械工程,2001,12(2):173~175)[6]Zhang Biqi ang,Xing Yuan,Ruan Xueyu1Fast generation of thetopological information i n STL for mesh simpli fication[J]1Jour-nal of Shanghai Jiaotong U niversity,2004,38(1):39~42(inChinese)(张必强,邢渊,阮雪榆1面向网格简化的ST L拓扑信息快速重建算法[J]1上海交通大学学报,2004,38(1):39~42)[7]Bruce G Baumgart1A polyhedron representation for computervision[A]1In:National Computer Con feren ce,Anahei m,CA,19751589~596[8]M artti M¾ntyl¾1An Introduction to Solid M odeling[M]1Rock ville,M aryland:Computer S cience Press,1995[9]Leonidas Guibas,Jorge Sto n1Primitives for the man ipulation ofgeneral subdivisions and the computation of Voronoi diagrams[J]1ACM Trans actions on Graphics,1985,4(3):74~123 [10]Nagy M S zilv si,M ty si Gy1Analysis of ST L files[J]1M athematical and Computer M odeling2003,38:945~960[11]William Ford,William Topp1Data Structures w ith C++[M]1Beijing:Tsinghua University Press,1998(in Chinese)([美]William Ford,W il liam T opp1数据结构C++语言描述[M]1北京:清华大学出版社,1998)[12]Liu Jinyi,Hou Baom i ng1Effici ent topological reconstruction ofsolid in STL format[J]1Journal of Engineeri ng Graphics,2003,24(4):34~39(in Chinese)(刘金义,侯宝明1ST L格式实体的快速拓扑重建[J]1工程图形学学报,2003,24(4):34~39)[13]Li Jingyi,Chen Bingfa,Wang Jingqiu,et al1Interactive Com-puter Graph i cs[M]1Beijing:Aeronautics Industry Pres s,2000(in Chinese)(李静谊,陈炳发,王静秋,等1交互式计算机图形学[M]1北京:航空工业出版社,2000)戴宁男,1978年生,博士研究生,主要研究方向为逆向工程、CAD P CAM 1廖文和男,1965年生,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为CA D P CAPP PCA M P CN C P P DM P R E 1陈春美女,1980年生,硕士研究生,主要研究方向为CA D P CAM、高速铣削自动编程12452计算机辅助设计与图形学学报2005年。

STL

去除冗余节点最直接的方法是逐点比较法，其算法复杂度为 O(N2)。在处理大量顶点数据时，搜索效率低下，无法满足实际需要。当前冗余节点快速去除算法主要有三轴分块排序算法，平衡二叉树和哈希表算法 [3-5]。三轴分块排序的基本原理是将模型的三维坐标映射为一个三维数组，该数组每一维都是有序的，可以使用效率较高的二分
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Email: zhang.dh@
Abstract
As the standard file format of 3D printing, STL plays a very important role. The paper discusses several algorithms to remove redundancy vertices fast in STL files, and a hash function constructor of data compression algorithm is given. Lost light information is reconstructed by Gouraud Shading in the model rendering. OpenGL display lists and buffer object have been used to accelerate the visualization in the system which is developed in Linux. The result showed that the system is more efficient and visualizes the STL model smoother. Keywords: STL; Data Compress; Visualization

一种处理带有边界的非封闭STL模型的切片算法

计算机集成制造系统第21卷第10期2 0 1 5年10月Comput巳r Int巳gr孔ted Manuf町turing S yst巳ms DOI: 10. 13196/j.c im s. 2015.10.005 Vül . 21 .\Jü. 10Oct . 2 0 1 5一种处理带有边界的非封闭STI_j模型的切片算法巢海远，刘景，童晶十，张洛声(河海大学物联网工程学院，江苏常州I 213022) 中图分类号:T P391. 7;TH166 文献标识码:ASlicing algorithm for non-closed STL model with borderCHAO Haiyuαn. LIU Jiη且•TONG J i ng • ZHANG LuοshpJl且of .\Jetworking Enineering， Hohai University， Changzhou 213022， China)Abstract: To slice a non-closed S TL m odel with a border， a corresponding slicing algorithm was proposed . In this al gorithm . the information of vertices . edges and triangles of S TL m odel were extracted and the topological relations bctwccn thcm wcrc cstablishcd . All boundary cdgcs wcrc thcn cxtractcd by judgmcnt rulcs . According to thc bound ary informa t ion， t he no口closed mesh was sliced to obtain a two-di日出口sional non-closed polygons . To reduce air trav cl， thc path optimization was madc for thc printablc inncr and outcr contours obtaincd f r om offsct proccssing . Thc actual print test results showed that the algorithm could accurately and quickly slice non-closed mesh， and effectively savc printing timc during thc actual forming proccss .Keywords: 3D printing: non-closed S TL model: boundary extraction: slicing: path optimization。

基于邻域关系的STL文件拓扑重建技术

基于邻域关系的STL文件拓扑重建技术
王丽丽
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2008(037)003
【摘要】针对以STL文件描述的网格模型,详细分析了STL文件模型的几何数据结构特性;提出了采用顶点一环邻域的拓扑结构对STL模型进行快速重建;对基于Hash和红黑树的冗余点合并算法进行了分析,分别设计了适应于两者存储节点的数据结构.实例分析表明本文算法在冗余顶点合并和邻域拓扑重建在效率上有着良好的体现.
【总页数】6页(P24-29)
【作者】王丽丽
【作者单位】商丘市妇幼保健院,山东商丘,476000
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72;R783.3;R783.4
【相关文献】
1.STL文件拓扑关系的建立与新型三角片搜索算法研究 [J], 石振凌;周世权;余林波;陈斌
2.基于哈希表的STL文件拓扑关系快速重建算法 [J], 钱乘;李震;江本赤;王刚
3.基于拓扑关系的STL文件格式研究 [J], 任乃飞;万俊;胡汝霞
4.基于半边结构的STL文件快速拓扑算法 [J], 武小超; 陈鸿
5.基于哈希表的STL文件拓扑关系快速重建算法 [J], 钱乘;李震;江本赤;王刚
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一种STL中交错三角片的识别与删除算法

一种STL中交错三角片的识别与删除算法
章雅娟;姜晓峰
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2010(0)11
【摘要】介绍了一种基于STL表示的三角网格模型中交错三角片的识别与删除算法.该方法首先对STL三角网格模型重新建立拓扑关系;接着将网格模型包围盒划分成若干个小的立方体包围盒,并记录和各立方体包围盒相贯的三角片ID号;然后检测单个立方体包围盒中的三角片包围盒空间是否重叠,在空间重叠的基础上进一步检测两个三角片是否交错;最后将所有标志为交错的三角片及其拓扑关系删除.算例结果证明了该算法的可行性和高效性,并优化了逆向工程相关应用中三角网格模型的质量.
【总页数】5页(P143-146)
【关键词】逆向工程;STL;交错三角片;网格优化
【作者】章雅娟;姜晓峰
【作者单位】苏州大学计算机科学与技术学院;南通大学计算机科学与技术学院【正文语种】中文
【中图分类】TP317.4
【相关文献】
1.STL文件拓扑关系的建立与新型三角片搜索算法研究 [J], 石振凌;周世权;余林波;陈斌
2.一种基于MATLAB的STL文件分层切片算法 [J], 丁华锋;王卓;刘婧芳;孙龙;张良安
3.基于三角片拼合的STL网格模型重建算法 [J], 王坚;周来水;张维中
4.一种处理带有边界的非封闭STL模型的切片算法 [J], 巢海远;刘景;童晶;张洛声
5.增材制造中STL模型三角面片法向量自适应分层算法研究 [J], 田仁强;刘少岗;张义飞
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STL模型的分层邻接排序快速切片算法

STL模型的分层邻接排序快速切片算法王素;刘恒;朱心雄【期刊名称】《计算机辅助设计与图形学学报》【年(卷),期】2011(023)004【摘要】An algorithm for rapid slicing of STL model based on sorting by triangle adjacency in layers is proposed, which establishes adjacency relationship between triangle meshes by adopting method of adjacency insertion. The slicing planes intersecting with the triangle meshes are determined by slicing precision associated with minimum and maximum values of projection of each vertex of triangles on normal direction of the slicing plane. Through comparing the relationships between the common edge of two adjacent triangle meshes and the slicing plane, intersection link lists are established. In contrast to existing algorithms based on complete topological information reconstruction and grouping sort, this algorithm does not require complete topological information and grouping sort but records the adjacency relationship of triangle meshes into intersection link list in order to save system resources and increase slicing efficiency. The feasibility and efficiency of this algorithm is validated by testing on a STL model of piston.%为提高STL模型切片效率,节省系统资源,提出STL模型分层邻接排序快速切片算法.采用邻接插入法建立三角形邻接关系,根据三角形各点坐标在切片方向上投影的最大值和最小值反求与此三角形相交的切片平面,并通过分析相邻2个三角形公共边与切片平面的位置关系,按邻接顺序建立交点链表.与已有的基于STL全模型拓扑信息提取的切片算法以及分组矩阵切片算法相比,文中算法不进行整体拓扑信息的提取和三角形的分组排序,而是将三角形顺序关系融合于交点链表中,从而达到节省系统资源、提高切片效率的目的.最后通过对壳体实体切片实例的分析,验证了该算法的可行性和高效性.【总页数】7页(P600-606)【作者】王素;刘恒;朱心雄【作者单位】北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京,100191;北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京,100191;北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京,100191【正文语种】中文【中图分类】TP391.7【相关文献】1.一种基于分层邻接的快速切片与拓扑重建算法 [J], 徐明月;吴鹏伟2.基于冗余信息的STL模型快速切片算法 [J], 钱乘;李震;江本赤3.基于坐标分层的STL模型切片算法的研究 [J], 牟小云;郑建明;田静云4.快速成型中STL模型直接切片新算法研究 [J], 田仁强; 张义飞5.基于MATLAB的STL模型切片分层算法 [J], 吴建; 吴婷; 陈廷豪; 包涵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

IGES与STL名词解释

IGESIGES (初始化图形交换规范)The Initial Graphics Exchange Specification(IGES)是被定义基于Computer-Aided Design (CAD)&Computer-Aided Manufacturing (CAM) systems (电脑辅助设计&电脑辅助制造系统)不同电脑系统之间的通用ANSI 信息交换标准。

3D Studio MAX可以实现这种IGES格式以用于机械、工程、娱乐和研究等不同领域。

用户使用了IGES格式特性后，你可以读取从不同平台来的NURBS数据，例如：Maya、Pro/ENGINEER, SOFTIMAGE, CATIA等等软件。

为了得到完整的数据，建议使用5.3版本的IGES格式。

IGES——实现CAD或CAM系统间数据交换的规范随着CAD/CAM技术的迅猛发展和推广应用，各企业都在积极采用CAD/CAM技术。

因历史原因及不同的开发目的，各CAD/CAM软件的内部数据记录方式和处理方式不尽相同，开发软件的语言也不完全一致，因此，CAD/CAM的数据交换与共享是目前面临的重要课题。

80年代初以来，国外对数据交换标准做了大量的研制、制订工作，也产生了许多标准。

如美国的DXF、IGES、ESP、PDES，法国的SET，德国的VDAIS、VDAFS，ISO的STEP 等。

这些标准都为CAD及CAM技术在各国的推广应用起到了极大的促进作用。

笔者在参与新型红旗轿车及新型北京吉普车零件的制造过程中，曾遇到大量CAD/CAM系统间的数据交换问题。

1 IGES的作用和文件构成CAD/CAM技术在工业界的推广应用，使得越来越多的用户需要把他们的数据在不同CAD/CAM系统之间交换。

IGES正是为了解决数据在不同的CAD/CAM间进行传递的问题，它定义了一套表示CAD/CAM系统中常用的几何和非几何数据格式，以及相应的文件结构，用这些格式表示的产品定义数据可以通过多种物理介质进行交换。

基于文件内存映射和多线程的三角网格模型快速拓扑重构

基于文件内存映射和多线程的三角网格模型快速拓扑重构陈义明;张应中;罗晓芳
【期刊名称】《现代计算机》
【年(卷),期】2022(28)5
【摘要】针对目前大规模三角网格模型拓扑重构效率低的问题,本文提出一个基于内存映射和多线程的三角网格模型快速拓扑重构方法。

基于内存映射技术将STL 网格文件分段映射到进程的虚拟内存空间中,再通过多线程编程,并行分段读取文件三角面和实施基于面的三角网格模型拓扑重构,对重构模型公有数据实施加锁和解锁机制,确保并行重构有序安全操作。

经过对多个模型的实验,验证了该方法的有效性,并且相对于传统方法重构效率得到了较大提升。

【总页数】7页(P18-24)
【作者】陈义明;张应中;罗晓芳
【作者单位】大连理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于半边折叠的三角网格模型分片参数化与重构算法
2.基于内存映射文件技术快速绘制大场景流域模型
3.基于点云的鞋楦模型三角网格曲面重构
4.基于3D栅格的点云三角网格模型重构研究
5.基于多策略的三角网格面快速重构算法
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