特征保持偏移网格技术

《ACM Transactions on Graphics》：Feature-Preserving Offset Meshing

三维表面网格的偏移算法创新与性能优化

　　

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摘要

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我们介绍了一种新的偏移网格生成方法，该方法可以处理任意几何形状和拓扑结构的干净3D表面网格——“干净”指的是网格是防水、连通的，并且没有自相交的情况。我们的方法也适用于不完美或“脏”的网格，尽管在这些情况下问题会变得更加复杂，并且无法始终保证缺陷区域附近的特征能够得到忠实保留。与以往主要关注恒定半径偏移的技术不同，据我们所知，我们的方法是首个支持斜接偏移同时有效保留尖锐特征的方法。我们的方法基于几个核心原则进行设计：1）使用特征捕捉能量和约束来显式生成偏移顶点和三角形；2）在建立偏移几何体的连通性之前优先生成偏移几何体；3）在关键流程步骤中使用精确算法以确保鲁棒性，同时平衡使用浮点运算以提高效率；4）应用各种保守的加速策略，包括提前剔除对最终输出没有贡献的计算。此外，我们的方法还独特地支持对输入表面元素应用可变的偏移距离，与传统方法相比，提供了更广泛的实际应用范围。

为了进行基准测试，我们使用Thingi10K数据集的一个精选子集，与最先进的偏移方法进行了广泛的比较。我们的结果在元素数量、特征保留以及生成偏移网格表面的非均匀偏移距离方面展示了我们方法相对于当前最先进方法的优越性，标志着该领域的重大进步。

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