三维形体交并差算法研究

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形体求交是几何造型领域最为重要也是最为复杂的问题之一。被广泛应用于曲面裁剪、数控加工以及实体造型拼合等各种运算中。求交问题是计算几何的一个重要研究方向。也是计算机辅助设计、计算机图形学及相关研究领域的基本问题。求交算法的质量直接影响到整个系统的稳定性和实用程度,具有十分重要的意义。三维形体的交并差运算的核心是求交算法,只要求交算法解决了,根据布尔运算的规则,并和差的问题就可以迎刃而解。本文在参考国内外几何造型技术的研究成果和文献专著等资料的基础上,主要针对实体造型系统中三维几何元素的交并差运算进行了研究。 本文介绍了几何造型技术的历史和发展趋势,给出了实体造型的概念,对现有几何造型技术中的实体表示法,所采用数据结构及实体间的集合运算进行了研究。主要讨论了三维形体的交算法,介绍了在求交过程中所用到的计算几何的问题,如求交点、求交线、点在空间平面内的判定问题,点在三维形体内的判定问题、三维散乱点的凸包问题等。并以辐射边结构为数据结构,介绍了三维形体交并差运算的算法。在研究三维形体交并差算法的过程中,提出了“判断一个点是否在一个三维形体内”和“判断一个点是否在一个平面区域内”的算法,并借助可视化开发工具Visual Basic 6.0实现了:求一个图形的凸包运算;判断一个点是否在一个三维形体的内部:判断一个点是否在一个平面区域内;两个平面区域边界的求交;两个简单三维形体的求交运算等功能。 论文在最后给出了两个棱柱之间的求交运算的程序流程图和运行结果,可以用openGL显示,也可以由蓝光数字矿山平台软件的生成三维立体图的程序来实现交部分的立体图形的显示。
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