摘要
鞋楦是鞋类设计的核心。现代鞋类CAD系统基于参数化数字鞋楦运行，然而大量鞋楦几何数据——包括遗留藏品以及由熟练鞋楦工匠手工雕塑并借助缩放复制机进行翻制的鞋楦——仅以实体模型或点云扫描形式存在，缺乏鞋类CAD所需的结构化参数化形态。本文提出了一种完整的基于模板的方法，能够从分割后的点云中重构出密封的参数化鞋楦，且无需中间三角化步骤。唯一的手动输入是三个特征点——系统会建议标准位置——以及在数字化鞋楦上交互确认的两条轮廓边界线。基于这些输入，该方法定义四个特征点、一个中位平面以及一条四曲线边界网络；后续所有阶段均无需用户交互即可自动完成。在点云上通过测地线追踪和监视器加权面积正交松弛构造一个曲率自适应的四边形网格。一个周期Coons管面对该网格进行插值，并为周期张量积三次B样条曲面初始化参数化；该曲面通过带循环/开放差分罚项、精确边界插值及鞋尖感知加权的罚最小二乘法进行拟合。帽面封闭鞋口和底面开口，模型最终以密封B-rep实体输出。对十六个工业鞋楦使用固定参数集的测试结果显示，与留存的工业参考网格相比，单侧偏差均值为0.034毫米（均方根偏差0.058毫米），每个鞋楦处理时间约为12秒。在50分贝信噪比的合成噪声条件下，偏差均值仅增加0.011毫米。采样密度研究表明，在控制网格达到上限之前，该方法具有接近二阶的收敛性。所得实体可直接导入CAD系统，支持二次制楦、鞋类设计和定制化。
