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在计算机图形学的造型领域中,欧拉操作是一个非常基础且重要的工具,但是由于传统意义上二维流形在欧拉运算下的非封闭性,使得欧拉操作得到的多面体不能保证是二维流形体,这就造成了一些后续操作的困难,例如细分操作就不能在非二维流形的图形中正确地完成。
图形旋转系统理论是拓扑意义上对图形体的数据表达。因为图形旋转系统和图形嵌入之间存在着——对应的关系,所以可以把对图形的操作转换为对旋转系统的操作,从而保证了图形体在经过拓扑变换后依然能够保证其二维流形性。
本文在基于图形旋转系统的理论的基础上,提出了新的表示图形旋转系统的数据结构PRL(Point Rotation List),并对其进行了详细地分析,在该数据结构基础上的实现了相关图形旋转系统的基本操作。通过这些数据结构和基本操作,文章中利用图形旋转系统的理论实现了新的欧拉操作集合。新欧拉操作集合是封闭的,是可以保证实体的二维流形性。新欧拉操作集合是完备的,可以用它产生任意的实体。同时文章中探讨了其他拓扑操作,使得实体造型更加方便。
基于图形旋转系统和表示图形旋转系统的点旋转列表数据结构,我们利用Visual C++和OpenGL开发出一个简单的三维图形建模系统,该建模系统具有保证二维流形、多变的拓扑改变、良好的用户交互性等特点,同时它可以很容易地创建具有艺术感的图形。