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为提升三维可视化场景的渲染效率和质量,复杂三维CAD网格模型的简化已成为虚拟现实、数字化工厂、有限元仿真等复杂CAD/CAE应用场合必不可少的重要步骤。当前CAD/CAE应用场合常使用面向一般曲面的网格模型简化算法简化三维CAD网格模型,上述网格模型简化算法虽然能够一定程度上减少模型的总体面片数目,但是简化网格质量不佳,并且CAD模型结构特征的丢失现象相当严重。针对CAD网格模型存在的问题,本文对三维CAD网格模型的简化算法进行深入研究,提出面向特征的三维CAD模型简化算法。本论文的主要研究工作如下:1.提出一种面向CAD网格模型的边界信息提取方法由于模型结构特征的表达需要使用网格模型本身的区域边界信息,但网格模型本身缺少区域边界信息,对此,本文提出一种面向CAD网格模型的边界信息提取方法。本方法首先根据网格模型区域曲率的一致性采用分水岭网格分割算法处理未分割区域的网格模型,然后利用可定向流形网格的拓扑性质提取网格区域的边界信息,最后基于区域边界求交原理计算区域间拓扑连接信息。本方法能够较为高效地将三维CAD网格模型转换成具有B-Rep边界表达的网格模型,同时生成网格模型的零件属性邻接图,用于网格模型结构特征的提取。2.提出一种基于图匹配的自动特征识别方法由于网格模型简化是对相关结构特征附近的网格区域进行简化,且网格模型内部结构特征多样,不便手动识别,对此,本文深入研究基于图匹配的自动特征识别算法。本文提出面向CAD网格模型的自动特征识别框架,深入地研究关键的子图完全匹配算法,并结合网格模型的区域边界特点提出模型属性邻接图的二次分解算法,用以获得网格模型的结构特征集合。本算法充分利用网格模型的区域边界信息,较为高效地自动提取网格模型内部待简化的结构特征,保证结构特征识别的可重用性。3.提出一种基于边收缩和边界收缩的网格区域简化方法针对网格模型的结构特征附近网格相对规则且面片冗余性强的问题,本文提出一种基于边收缩与边界收缩的网格简化方法。本方法采用特征抑制的思想简化网格区域,首先删除结构特征对应的特征区域,然后采用边界收缩操作修补特征剔除后残留孔洞边界,跟踪修补孔洞附近的邻接顶点拓扑连接性,采用多次边收缩的方式简化和优化网格区域以尽可能保证网格区域内部不存在冗余的面片。本方法使用边收缩和边界收缩等拓扑操作能够高效地剔除网格区域内的冗余面片,避免三角网格重新剖分,并且能够保证网格模型的简化效率。根据本文的主要研究工作,自主开发一套面向三维CAD网格模型的简化系统原型,提出网格模型简化的一般系统架构,并结合实际算例验证本文算法的可行性,为面向三维CAD网格模型的网格简化算法提供借鉴和指导。