Geomagic-studio軟件操作指南(共66頁)

1、 同濟大學測繪與地理信息學院Geomagic studio軟件操作指南目 錄AA004XNCEY軟件介紹11.1 Geomagic公司及其主要產(chǎn)品.11.2 Geomagic Studio軟件的使用范圍.11.3 Geomagic Studio軟件的主要功能.11.4 Geomagic Studio軟件的優(yōu)勢.11.5 計算機要求.22. 軟件安裝33. 軟件功能介紹.103.1 Geomagic studio軟件及流程簡介.103.2 Geomagic Studio 中鼠標控制和主要快捷鍵113.3 Geomagic Studio 軟件的基本模塊114.點階段.15 4.1 點階段主要操作命

2、令列表.15 4.2 實驗.155.多邊形階段.25 5.1多邊形階段主要操作命令列表.25 5.2實驗.26 5.2.1實驗一：毛澤東塑像建模.26 5.2.2 實驗二：建筑物單面墻體建模.396.精確曲面階段.46 6.1 精確曲面階段主要命令列表.46 6.2 實驗.47621軟件介紹1.1 Geomagic公司及其主要產(chǎn)品Geomagic是一家世界級的軟件及服務公司，在眾多工業(yè)領域如汽車、航空、醫(yī)療設備和消費產(chǎn)品得到廣泛應用。公司旗下主要產(chǎn)品為Geomagic Studio、Geomagic Qualify和Geomagic Piano。其中Geomagic Studio是被廣泛應用的

3、逆向工程軟件，可以幫助用戶從數(shù)據(jù)中創(chuàng)建優(yōu)化的多邊形網(wǎng)格、表面或CAD模型。Geomagic Qualify 則建立了CAD和CAM之間所缺乏的重要聯(lián)系紐帶，允許在CAD 模型與實際構造部件之間進行快速、明了的圖形比較，并可自動生成報告；而Piano是專門針對牙科應用的逆向軟件。本項目所使用的主要是Geomagic Studio軟件。1.2 Geomagic Studio軟件的使用范圍：(1)零部件的設計；(2)文物及藝術品的修復；(3)人體骨骼及義肢的制造；(4)特種設備的制造；(5)體積及面積的計算，特別是不規(guī)則物體。1.3 Geomagic Studio軟件的主要功能：(1) 點云數(shù)據(jù)預處

4、理，包括去噪、采樣等； (2) 自動將點云數(shù)據(jù)轉換為多邊形(Polygons)； (3) 多邊形階段處理，主要有刪除釘狀物、補洞、邊界修補、重疊三角形清理等； (4) 把多邊形轉換為NURBS曲面；(5) 紋理貼圖 (6) 輸出與CAD/CAM/CAE匹配的文件格式(IGES, STL, DXF等)。1.4 Geomagic Studio軟件的優(yōu)勢：(1)支持格式多，可以導入導出各種主流格式；(2)兼容性強，支持所有主流三維激光掃描儀，可與CAD、常規(guī)制圖軟件及快速設備配合使用；(3)智能化程度高，對模型半成品曲線擬合更準確；(4) 處理復雜形狀或自由曲面形狀時，生產(chǎn)率比傳統(tǒng) CAD 軟件效率

5、更高；(5)自動化特征和簡化的工作流程可縮短培訓時間，并使用戶可以免于執(zhí)行單調乏味、勞動強度大的任務；(6)可由點云數(shù)據(jù)獲得完美無缺的多邊形和模型。1.5 計算機要求CPU：Intel Core2 2GHz或兼容CPU 推薦2 G四核或八核CPU內存：32位版本最低1GB 硬盤：最低10GB可用空間顯卡：Nvidia Quadro FX 4800以上或ATI FirePro V8700顯示器：1280*1024分辨率或更高，24位或更高色，兼容OpenGL系統(tǒng)：Windows Xp SP3(32位，64位)、Windows Visit SP1（32位，64位）、Windows 7（32位，64

6、位），推薦Windows 7 64組件：Windows.Net Framework 3.52軟件的安裝Geomagic Studio 軟件可從其官網(wǎng)（天免費試用版，只需登記個人信息，其官網(wǎng)就會將軟件下載鏈接發(fā)送至注冊郵箱?？砂慈缦虏襟E進行安裝和破解： (1)雙擊“Setup.exe”安裝Geomagic Studio軟件,安裝過程如圖： 默認安裝在C盤，最好不要更改到其它路徑，否則軟件容易報錯，不能正常使用。(2) 解密安裝好后不要運行，如已運行就關閉退出，然后復制Crack文件夾內的Common及Geomagic Studio 12兩個文件夾到安裝目錄內替換原文件，默認路徑是C:Progra

7、m FilesGeomagic，替換時出現(xiàn)提示，點全部是完成替換好就可以了。運行軟件，出現(xiàn)以下對話框，點“運行牌照工具”進入授權許可證導入界面，點右邊紅框所示的放大鏡圖標然后瀏覽定位到軟件安裝目錄內的 Geowatch.dat 文件，默認路徑是C:Program FilesGeomagicGeomagic Studio 12，選定該文件后按確定！出現(xiàn)以下提示界面，導入成功，點Done即可。軟件注冊成功(3)運行Geomagic Studio 軟件3.軟件功能介紹3.1 Geomagic Studio軟件流程簡介Geomagic Studio逆向設計的原理是用許多細小的空間三角形來逼近還原CAD

8、實體模型，采用NURBS曲面片擬合出NURBS曲面模型，圖3.1簡單介紹了曲面重建的策略。Geomagic Studio軟件建模的具體的流程為：點云處理封裝為多邊形多邊形階段造型階段輸出模型，見圖3.2。Bzier曲面片擬合被測物體Bzier-NURBS轉換Bzier曲面模型激光掃描點云多邊形化模型CAD/3DMAX應用NURBS曲面模型多邊形化數(shù)據(jù)傳輸四邊形化模型NURBS曲面擬合 圖3.1 曲面重建策略FARO SCENE 點云配準3D掃描點階段(Point phase)曲面階段( Curve Phase)CAD/CAM/CAE多邊形階段(Polygon phase) 去噪采樣封裝 補洞多

9、邊形編輯邊界修補抽殼 輪廓線探測與生成輪廓線編輯、曲面片生成曲面片移動、曲面片編輯構造格柵、擬合曲面等圖3.2 Geomagic Studio軟件建模流程圖3.2 Geomagic Studio 中鼠標控制和主要快捷鍵表3.1 Geomagic Studio 中鼠標控制和主要快捷鍵鼠標控制/快捷鍵命令鼠標左鍵選擇三角形Ctrl+鼠標左鍵取消選擇三角形鼠標中鍵/Ctrl+鼠標右鍵旋轉Shift+鼠標右鍵縮放Alt+鼠標中鍵/ Alt+鼠標右鍵平移Ctrl+Z編輯撤銷Ctrl+T編輯選擇工具矩形Ctrl+L編輯選擇工具線條Ctrl+P編輯選擇工具畫筆Ctrl+U編輯選擇工具定制區(qū)域Ctrl+A編輯

10、全選Ctrl+C編輯全部不選Ctrl+G編輯選擇貫穿Ctrl+V編輯只選擇可見Ctrl+F視圖設置旋轉中心Esc中斷操作DEL刪除空格鍵應用/下一步3.3 Geomagic Studio 基本模塊Geomagic Studio 主要包括10個模塊：視窗模塊、選擇模塊、工具模塊、對齊模塊、特征模塊、點處理模塊、多邊形處理模塊、參數(shù)化曲面模塊、精確曲面模塊、曲線模塊。工具條視窗視窗坐標指示器進度條管理器面板狀態(tài)文本菜單欄標題欄圖3.3 用戶界面(1) 視窗模塊圖3.4視窗模塊功能菜單(2) 選擇模塊圖3.5選擇模塊功能菜單 (3) 工具模塊圖3.6工具模塊功能菜單(4) 對齊模塊圖3.7對齊模塊功

11、能菜單 (5) 特征模塊圖3.8 特征模塊功能菜單 (6) 點處理模塊 圖3.9 點處理模塊功能菜單 (7) 多邊形處理模塊 圖3.10多邊形處理模塊功能菜單(8) 參數(shù)化曲面模塊圖3.11參數(shù)化曲面模塊功能菜單 (9) 精確曲面模塊圖3.12精確曲面模塊功能菜單 (10) 曲線模塊圖3.13曲線模塊功能菜單4.Geomagic studio點階段處理工作點階段處理目標：學習編輯點云，通過去噪、采樣、補點等操作來優(yōu)化點云數(shù)據(jù)，為點云的網(wǎng)格化做準備。點階段的主要操作流程如圖4.1。刪除非連接項刪除體外孤點著色點打開數(shù)據(jù)刪除冗余點減少噪聲采樣補洞封裝圖4.1 點云階段處理工作流程圖4.1點階段主要

12、操作命令列表點階段的主要命令如表4.1，可以通過下面的實驗來詳細了解這些命令。表4.1 點階段主要操作命令列表著色點使其更直觀刪除冗余點評估點的鄰近性，并可選擇和刪除距離較遠的點通過計算點與模型的距離，判斷并刪除體外孤點減少因掃描儀誤差而引起的點云噪聲選擇孔洞邊緣點云,并進行孔洞填充通過參考平面添加點采用不同采樣方式使點云排列更規(guī)律，并壓縮點云數(shù)據(jù)由點云自動生成網(wǎng)格4.2 實驗1.打開數(shù)據(jù)點擊打開 文件或點擊打開文件圖標打開毛主席雕塑.wrp，采樣比率和單位一般采用默認值，打開后圖像顯示在視窗中，如圖4.1。圖4.1 毛主席雕塑點云數(shù)據(jù)為了快速旋轉模型，到屏幕左邊顯示面板上設置動態(tài)顯示點的值為

13、25%。這個意思是當我們旋轉的時候只有25%的數(shù)據(jù)可見，提高了刷新速度。圖4.2 顯示面板設置2.著色點著色點 命令即在點云上開啟照明和彩色效果，以幫助用戶觀察其幾何形狀。3.刪除體外孤點體外孤點通常容易辨別，因為這些點遠離主點云，通常出現(xiàn)體外孤點是因為激光掃描儀掃描到背景物體，如桌面、墻、支撐結構等。通過“【點】【選擇】【體外孤點】”打開選擇體外孤點對話框。如圖4.3所示，設置合理的敏感性來選擇體外孤點，并進行刪除。由表3.3可知敏感度達到一定程度后選擇的體外孤點數(shù)目不變，所以敏感度設置太高，沒有選擇更多的孤點，反而降低了操作效率，而且容易錯刪物體表面點。圖4.3“選擇體外孤點”對話框表4.

14、2 選擇點數(shù)與敏感度敏感度原始點云數(shù)據(jù)選擇點數(shù)90%9597112503080%9597112503079%9597112276875%9597111612070%9597111173060%95971176734.刪除非連接項點擊【點】【選擇】【非連接項】命令選擇的是那些偏離主點云的點束，并予以刪除?！痉指簟坎藛斡械?、中間、高三個選項，由低到高排列,表示點數(shù)距離主點云多遠并被選中，一般選擇為低?！境叽纭繘Q定了多大數(shù)量的點數(shù)能被選中。設置為5則表示所要選的點云數(shù)量是點云總數(shù)的5%或更少，并分離這些點束。5.刪除冗余點調整視角并利用不同的選擇工具來選擇冗余點云數(shù)據(jù)并予以刪除。6.減少噪音在掃描或

15、數(shù)字化過程中，噪音點經(jīng)常地被引入到數(shù)據(jù)中。在曲面模型上粗燥的、非均勻的外表被看成是“噪音數(shù)據(jù)”，原因可能是掃描設備的輕微震動、測量激光直徑誤差或物體表面粗糙等。減少噪音命令有助于減少在掃描中的噪音點到最少，因而更好地表現(xiàn)真實的物體形狀。選擇菜單【點】【減少噪聲】命令可打開減少噪音對話框，如圖4.4所示。圖4.4“減少噪音”對話框【參數(shù)】編輯框其中【自由曲面形狀】適用于以自由曲面為主的模型，選擇這種方式可以減少噪聲點對曲面曲率的影響，是一種積極的減噪方式，但點的偏差會比較大。【棱柱形（保守）】適用于模型中有銳利邊角的模型，可以使尖角特征得到很好的保持?！纠庵危ǚe極）】同樣適用于模型中有銳利邊角

16、的的模型，可以很好的保持邊角特征，是一種積極的減噪方式，相對于【棱柱形（保守）】的方式，點的偏移值會小一些?！酒交墑e】平滑級別越大，處理后的點云數(shù)據(jù)越平直，但這樣會使模型有些失真，一般選擇比較低的設置?！镜靠梢钥刂颇Ｐ偷钠交?，如果處理效果不理想，可以適當增加迭代次數(shù)。 【偏差限制】用于設置對噪聲點進行的最大偏移值，由經(jīng)驗而定，一般可以設在0.5mm以內。【體外孤點】編輯框【閾值】設定系統(tǒng)探測孤點時選擇孤點的極限，閾值越大，選擇的點數(shù)越少?！具x擇】根據(jù)系統(tǒng)所設置的閾值，通過計算得出模型中在閾值中的點，并以紅色加亮顯示?！緞h除】刪除選中的點【包括孤立點】查找孤立點，并將孤立點包括在內?！绢A

17、覽】編輯框【預覽點】確定預覽點的數(shù)量?！静蓸印看_定所要預覽點的采樣距離。【選擇面積】選擇模型上不同的區(qū)域來預覽模型的局部變化?！撅@示偏差】編輯框 【結構顯示】顯示減噪后結果的偏差色譜?！绢伾巍看_定偏差顯示的顏色段個數(shù)?！咀畲笈R界值】設定色譜所能顯示偏差的最大值?！咀畲笈R界值】設定色譜所能顯示偏差的最小值?！拘?shù)位數(shù)】確定偏差值的小數(shù)位數(shù)?！窘y(tǒng)計】編輯框【噪聲級別】顯示減噪的級別數(shù)?！咀畲缶嚯x】噪聲點的最大偏差距離?！酒骄嚯x】噪聲點的平均偏差距離?！緲藴势睢磕Ｐ忘c云偏離的標準偏差值。 圖4.5 標準偏差顯示圖 圖4.6 去噪后效果圖7.采樣Geomagic Studio 中有4種采樣方法，

18、分別為統(tǒng)一采樣、曲率采樣、柵格采樣和隨機采樣。統(tǒng)一采樣：使平坦曲面上的點數(shù)目減少呈一致，但以規(guī)定密度減少曲面上的點數(shù)目，是最常用的采樣方法，也是該實驗采用的方法。曲率采樣：減少平坦區(qū)域內的點數(shù)目，但保留高曲率區(qū)域內的點以保留細節(jié)，通過設置一定的百分比來采樣。柵格采樣：創(chuàng)建間隔均勻的點集合以減少有序點對象內的點數(shù)目，忽略曲率與原來的密度，通過設置一定間隔來采樣，適合無序的點云數(shù)據(jù)。隨機采樣：從無序的點對象中隨機移除一定比例的點，通過設置一定的百分比來采樣，適合模型特征比較簡單、比較規(guī)則的無序點云數(shù)據(jù)。統(tǒng)一采樣的【輸入】編輯框用來選擇所要采樣距離的方式，主要有以下三種方式：【絕對】按輸入的距離值來

19、采樣；【通過選擇定義間距】根據(jù)操作者在模型中選擇的可見的二點之間的距離來確定采樣距離?！居赡繕硕x間距】系統(tǒng)將根據(jù)操作者在點數(shù)據(jù)框中輸入的采樣點的數(shù)量來自動確定采樣距離?！緝?yōu)化】對話框中設置了【曲率優(yōu)先級】和【顏色優(yōu)先級】，根據(jù)需要設置。【保持邊界】選擇此復選框時，點云邊界將保持完整。圖4.7“統(tǒng)一采樣”對話框8.補洞點階段可采用二種方式補洞，填充點孔和添加點：填充點孔：填充孔命令用于在無序點對象上將有序點插入空隙，需要選擇空洞的邊緣點云，然后在填充點孔對話框中點擊確定即可。 圖4.8 選擇空洞的邊緣點云 圖4.9 空洞填充后添加點：添加點命令可以在無序的點對象中，根據(jù)創(chuàng)建的平面，在平面內添加

20、單獨的點。圖4.10為添加點對話框，先添加合適的平面，再在該平面上拾取點。 圖4.10“添加點”對話框 圖4.11 創(chuàng)建平面 (a) (b) (c) (d)圖4.12 添加點前后對比圖9.封裝執(zhí)行【點】【封裝】命令進入封裝對話框，如圖4.13所示，該命令將對點云數(shù)據(jù)進行封裝計算生成多邊形模型，封裝后的塑像如圖4.14所示。圖4.13“封裝”對話框其中，【噪音的降低】可以對減噪的參數(shù)值進行選擇，通過自動、最小值、中間、最大值4種方法，一般選擇自動的方式?！颈３衷紨?shù)據(jù)】勾選此項，系統(tǒng)將保留原始點云數(shù)據(jù)，否則將予以刪除?！緞h除小組件】刪除那些孤立的，與主點云沒有實際關系的點云，一般都選中此項?！静?/p>

21、樣】通過設置點間距對原始點云數(shù)據(jù)進行采樣，目標三角形數(shù)量可以進行人為設定，目標三角形數(shù)量越多，則封裝后多邊形網(wǎng)格越緊密，下面的滑竿可以調節(jié)采樣質量的高低，可根據(jù)實際情況設定。 （填充點前） （填充點后）圖4.14 封裝后模型5多邊形階段多邊形階段的主要目標是掌握如何在多邊形階段進行形狀處理和邊界處理。多邊形階段的處理流程如下：砂紙光滑打磨去除特征填充孔創(chuàng)建流行多邊形修復編輯邊界簡化多邊形 圖5.1 多邊形階段處理流程5.1多邊形階段的主要命令表5.1 多邊形階段的主要命令命令圖標主要功能修補網(wǎng)格醫(yī)生，自動修復多邊形網(wǎng)格內的缺陷簡化，減少三角形數(shù)目，但不影響曲面細節(jié)或顏色裁剪，可使用平面、曲面、

22、薄片進行裁剪，在交點處創(chuàng)建一個人工邊界去除特征，刪除選擇的三角形，并填充產(chǎn)生的孔雕刻，以交互的方式改變多邊形的形狀，可采用雕刻刀，曲線雕刻或使區(qū)域變形的方法創(chuàng)建流行，刪除非流行三角形優(yōu)化邊緣，對選擇的多邊形網(wǎng)格重分，不必移動底層點以試圖更好地定義銳化和近似銳化的結構。細化，在所選的區(qū)域內增加多邊形的數(shù)目增強表面嚙合，在平面區(qū)細化網(wǎng)格為曲面設計作準備，在高曲率增加點而不破壞形狀重新封裝，在多邊形對象所選擇的部分重建網(wǎng)格完善多邊形網(wǎng)格，可以編輯多邊形、修復法線、翻轉法線、將點擬合到平面和圓柱面平滑松弛，最大限度減少單獨多邊形之間的角度，使多邊形網(wǎng)格更平滑刪除釘狀物，檢測并展平多邊形網(wǎng)格上的單點尖峰

23、減少噪音，將點移至統(tǒng)計的正確位置以彌補噪音快速平滑處理，使所選的多邊形網(wǎng)格更平滑，并使三角形的大小一致砂紙，使用自由收回工具使多邊形網(wǎng)格更平滑填充孔全部填充，填充多邊形對象上所有選擇孔填充單個孔，有基于曲率、基于切線和平面填充三種方式，可以填充空的類型包括內部孔、邊界孔，并可以以橋接的方式連接二個不相連的多邊形區(qū)域邊界修改，可以在多邊形對象上編輯邊界、松弛邊界、創(chuàng)建/擬合孔、直線化邊界、細分邊界可以創(chuàng)建自樣條線開始、自選擇部分開始、自多邊形開始以及折角形成的邊界移動邊界，可將邊界投影到平面；延伸邊界，按周圍曲面提示的方向投射一個選擇的自由邊界；伸出邊界，將選擇的自然邊界投射到與其垂直的平面主要

24、是刪除選中的部分邊界，所有邊界，以及清除細分邊界的點偏移抽殼，沿單一方向復制和偏移網(wǎng)格以創(chuàng)建厚度加厚，沿二個方向復制和偏移網(wǎng)格以創(chuàng)建厚度偏移，有四種偏移方法：應用均勻偏移命令偏移整個模型使對象變大或變??；沿法線正向或負向使選中的多邊形凸起或凹陷一定距離，并在周圍狹窄區(qū)域內創(chuàng)建附加三角形；雕刻，在多邊形網(wǎng)格上創(chuàng)建凸起或凹陷的字符，但是該命令只使用美制鍵盤字符；浮雕，在多邊形網(wǎng)格上浮雕圖像文件以進行修改銳化銳化向導，在銳化多邊形的過程中引導用戶延伸切線，從二個相交形成銳角的平面中各引出一條“切線”，通過交點確定銳邊的位置銳化多邊形，延長多邊形網(wǎng)格以形成“延長切線”提示的銳邊合并將二個或多個多邊形對

25、象合并為單個的復合對象 5.2實驗5.2.1實驗一：毛澤東塑像建模1.創(chuàng)建流行創(chuàng)建流行命令極其重要，用于刪除模型中非流行的三角形數(shù)據(jù)，二種方式創(chuàng)建流行： （1）打開的；【創(chuàng)建流行】【打開】命令適用于片狀而不封閉的多邊形模型（2）封閉的【創(chuàng)建流行】【封閉】命令將為一個封閉的模型創(chuàng)建流行2.填充孔用填充孔功能用于在缺失數(shù)據(jù)的區(qū)域里來創(chuàng)建一個新的平面或曲面來填充?？梢詧?zhí)行全部填充和部分填充。全部填充一般用于簡單結構體，對于復雜物體一般采用部分填充。根據(jù)不同的要求選擇基于曲率、切線和平面的填充方式?；谇蕵蚪踊谄矫嫒刻畛浠谇什糠痔畛鋱D5.1 不同填充方式的適用情況 基于平面全部填充內部點 (

26、a) 填充前 (6)填充后圖5.2 基于平面填充內部點前后對比 基于曲率部分填充 (a) 填充前 (b) 填充后圖5.3 基于曲率部分填充前后對比 基于曲率橋接 (a) 填充前 (b)填充后圖5.3 基于曲率橋接前后對比圖5.4填充孔后完整模型3.去除特征去除特征是一個用于快速去除對象上的腫塊和壓痕的命令。這個命令基本等價于先刪除選中的幾何形狀再基于曲率的填充空隙。用選擇工具如套索工具來選取壓痕，點擊去除特征 圖標從選取的多邊形上去除壓痕。圖5.5選取的帶有特征多邊形圖5.6去除特征后4.砂紙用砂紙命令來交互式光順或松弛對象上的區(qū)域。(如：去除腫塊)。a. 點擊砂紙圖標打開砂紙對話框，如圖5.

27、7。b. 選中松弛選項。(缺省設置)c. 移動強度滑桿到最大值，并選中固定邊界。d. 這個特征決定你必須在區(qū)域上移動指針多少次。為了移除腫塊，最小值要求較多的擦拭而最大值要求較少的擦拭。圖5.7“砂紙”對話框(a) 擦出腫塊前(b) 擦出腫塊后圖5.8 擦出腫塊前后對比5.簡化多邊形用簡化多邊形命令來減少多邊形模型的三角片數(shù)量。簡化多邊形將在曲率較小的區(qū)域減少三角片而在曲率較大的區(qū)域保持三角片的數(shù)量，減少三角片的數(shù)量但保持對象的形狀。首先在顯示對話框內勾選顯示邊，則可顯示多邊形網(wǎng)格的邊線，如圖5.9所示，這樣就可以更直觀的觀察多邊形的壓縮程度。圖5.9邊顯示其次，選擇需要簡化的多邊形區(qū)域，點擊

28、簡化多邊形命令，打開簡化多邊形對話框，如圖5.10所示，勾選固定邊界選項，并定義目標三角形數(shù)或減少到某個百分比。圖5.10“簡化多邊形”對話框圖5.11 原始多邊形網(wǎng)格圖5.12 簡化后多邊形網(wǎng)格6.多邊形修復（1）擬合到平面將屬于同一個平面的多邊形通過多邊形修復工具擬合到指定的平面。首先選中需要擬合的多邊形，點擊【修復】【擬合到平面】，并調節(jié)對齊平面的位置與多邊形最佳契合，確定完成擬合。圖5.13 選中的平面點高亮顯示(a)擬合前(b)擬合后圖5.14 擬合前后對比 (2)采用網(wǎng)格醫(yī)生命令修復多邊形缺陷單擊網(wǎng)格醫(yī)生命令，進入網(wǎng)格醫(yī)生編輯對話框，如下圖5.15所示。此命令可以自動探測并修復多邊

29、形網(wǎng)格的缺陷，如非流行邊、自相交、高度折射角、尖狀物、小組件、小通道、小孔等。圖5.15中分析編輯框中顯示了模型的缺陷數(shù)目，在視窗上，模型的這些缺陷同樣會高亮顯示，若需詳細查看，可使用走查中的前進后退鍵，詳細查看后，點擊確定即可完成所有修復工作。圖5.15“網(wǎng)格醫(yī)生”對話框圖5.16 模型中缺陷處高亮顯示（3）增強表面嚙合【增強表面嚙合】命令用于在平面區(qū)對網(wǎng)格細化以準備網(wǎng)格進行曲面設計，在高曲率區(qū)增加點而不破壞形狀，從圖5.17可以明顯看出，增強表面嚙合后，整個多邊形網(wǎng)格得到了進一步優(yōu)化和調整。(a) 增強表面嚙合前(b) 增強表面嚙合后(c)增強表面嚙合前(d) 增強表面嚙合后圖5.17增強

30、表面嚙合前后對比圖7.邊界優(yōu)化(1)編輯邊界執(zhí)行【修改】【編輯邊界】命令，打開編輯邊界對話框，如圖5.18，一般情況下，選擇部分邊界，通過設置控制點和張力來拉直邊界。圖5.18“編輯邊界”對話框圖5.19 邊界選擇(a) 拉直邊界前（b）拉直邊界后圖5.20 邊界拉直前后對比(2) 直線化邊界除了通過設置控制點和拉力來拉直邊界外，還可以直接使用直線化邊界命令來使邊界在一條直線上。(a)直線化邊界前(b)直線化的邊界選擇(c) 直線化邊界后圖5.21 直線化邊界對比圖 (3) 將邊界投影到平面執(zhí)行邊界模塊中的【移動】【將邊界投影到平面】命令，打開將邊界投影到平面對話框，先定義對齊平面，再選擇部分

31、邊界，即可將選擇的部分邊界投影到指定的平面，圖5.22“將邊界投影到平面”對話框 （a）邊界投影前 (b) 將邊界投影到指定的平面后圖5.23 將邊界投影到平面前后對比圖5.2.2.實驗二：建筑物單面墻體建模以建筑物單面墻的建模為例主要介紹多邊形階段裁剪、創(chuàng)建邊界和抽殼命令。1.原始點云數(shù)據(jù)圖5.24 原始點云數(shù)據(jù)2.點云預處理點階段處理同實驗一，最后并對點云進行封裝，封裝后圖形如圖5.25所示. 圖5.25 封裝后建筑物單面墻3.多邊形階段同實驗一首先對對多邊形網(wǎng)格創(chuàng)建流行，填充部分孔；然后利用裁剪和創(chuàng)建邊界命令輔助窗戶部分三角網(wǎng)格的選擇，并將選擇的網(wǎng)格刪除；接著利用修復工具將墻面擬合到一個

32、平面；并規(guī)則化窗戶邊界；最后利用抽殼工具賦予墻體一個厚度。(1) 用平面進行裁剪執(zhí)行【裁剪】【用平面進行裁剪】 命令，坐標系選擇全局坐標系，定義合適的系統(tǒng)平面，并調整其到所需的高度，如圖5.26，點擊平面截面即可得圖5.27，點擊確定得到到裁剪線，如圖5.28。圖5.26“用平面進行裁剪”對話框圖5.27 平面截面圖5.28 生成截線(2)創(chuàng)建邊界Geomagic studio 軟件有4種創(chuàng)建邊界的方法，自樣條曲線開始的邊界、自選擇部分開始的邊界、自多邊形開始的邊界和折角形成的邊界，其中自樣條曲線開始的邊界最為常用。執(zhí)行【創(chuàng)建】【自樣條曲線開始的邊界】打開從樣條創(chuàng)建邊界對話框，通過定義控制點和

33、張力來創(chuàng)建邊界。創(chuàng)建完所有輔助邊界后可以通過選擇邊界內部分三角網(wǎng)，右擊“Select Bounded Components”來選擇邊界內部的網(wǎng)格，如圖5.33所示，可通過刪除這些網(wǎng)格達到挖去墻體上的窗戶的目的。當挖去所有窗戶后，可通過【邊界】【刪除】【刪除所有邊界】來刪除創(chuàng)建的邊界。圖5.29 “從樣條創(chuàng)建邊界”對話框 圖5.30 從樣條創(chuàng)建的邊界圖5.31 創(chuàng)建完所有輔助邊界后圖5.32 選擇邊界內部網(wǎng)格圖5.33邊界內部網(wǎng)格被選中圖5.34 挖去所有窗戶后圖5.35 刪除所有邊界后(3) 擬合墻面上的網(wǎng)格到平面 與實驗一相同，通過選擇需擬合的多邊形網(wǎng)格，執(zhí)行【修復工具】【擬合到平面】來完成

34、墻體的擬合。圖5.36 選擇需擬合的多邊形網(wǎng)格圖5.37 設置對齊平面圖5.38擬合后圖形（4）編輯邊界 編輯邊界過程如實驗一，圖3.72為邊界編輯后圖形圖5.39 邊界編輯后圖形 （5）抽殼檢查整個模型的各個細節(jié)部分是否完好。例如：窗戶部分各邊界線是否拉直，平面相交處是否存在裂縫，平面是否光滑等。注意：這一步尤其重要。否則拉完殼后再發(fā)現(xiàn)問題，想要修改是很難的，而且工作量也是原來的兩倍。如果一切都沒有問題，再進行拉殼。執(zhí)行【偏移】【抽殼】命令，打開抽殼對話框，根據(jù)墻體的厚度確定拉殼的距離，一般為240mm。圖5.41為抽殼前后對比圖。抽殼完后模型表現(xiàn)會存在一定缺陷(黃色圈內),還需進一步修復。

35、圖5.40“抽殼多邊形”對話框 (a) 抽殼前 (b) 抽殼后圖5.41 抽殼前后對比 圖 5.42 抽完殼后出現(xiàn)的缺陷 圖5.43 缺陷修復完后6.精確曲面階段曲面階段的主要任務為輪廓線的編輯和曲面片的基本編輯，前者主要包括輪廓線的探測、曲率的探測、輪廓線的抽取、輪廓線的編輯和延伸以及如何松弛輪廓線；后者包括曲面片的編輯、面板移動、曲面片松弛以及曲面片修理。 曲面階段的主要流程如圖6.1探測并生成輪廓線提升約束構造曲面片移動面板壓縮/解壓縮曲面片層曲面生成及輸出格柵生成及處理輪廓線處理修理曲面片 圖6.1 曲面階段操作流程圖6.1 精確曲面階段主要命令列表表6.1精確曲面階段主要命令列表命令

36、主要功能自動造面，用最少的用戶交互自動創(chuàng)建NURBS曲面探測，探測輪廓線和曲面，在相對平坦的區(qū)域之間放置紅色分割符，允許調整這些區(qū)域分隔符，并在這些區(qū)域分割符內放置黃色(可延長)或橙色（不可延長）的輪廓線 編輯，編輯命令中主要包括編輯輪廓線（添加、修改、移除輪廓線），編輯延伸（修改輪廓線周圍存在的擴展），擬合輪廓線（減少控制點的數(shù)目并調節(jié)張力 ，以更改任何黃色或橙色輪廓線的曲率），重采樣輪廓線（增加或減少黃色或橙色輪廓線上的控制點的數(shù)目），取消固定所有頂點（解除對象上的所有頂點，使其遵從其它命令的控制）細分或延伸，在黃色延長輪廓線周圍創(chuàng)建并修改輪廓補丁提升約束，修改曲面片線、輪廓線和這些線條上

37、點的函數(shù)松弛輪廓線，沿著輪廓線長度放松張力以便輪廓線更平滑，包括松弛所有輪廓線和松弛選擇輪廓線兩種方式構造曲面片，通過輪廓線與邊界線生成一個曲面片邊界結構修理曲面片，逐步查看曲面片布局的問題區(qū)域以進行檢查和修復松弛，沿輪廓線長度放松張力以便輪廓線更平滑移動面板，整理面板內的曲面片壓縮曲面片層，移除或細分整行曲面片構造格柵，在對象上的每個曲面片內創(chuàng)建一個有序的U-V網(wǎng)格松弛格柵，松弛格柵結構使表面更平滑，但可能會丟失部分特征信息指定，控制網(wǎng)格屬性的命令，可指定尖銳輪廓線和平面區(qū)域在對象上生成一個NURBS曲面就選擇對象與從下拉列表內選擇的對象之間的偏差生成三維色碼映射6.2 實驗本實驗的目標是在

38、已經(jīng)處理好的多邊形對象（毛主席塑像）上擬合NURBS曲面，并通過執(zhí)行一些基本編輯來改進曲面片布局。1.輪廓線生成輪廓線的生成方法有二種，一是探測曲率自動生成輪廓線，二是探測輪廓線，再抽取出輪廓線。這二種方法只能二選其一，分別介紹如下：(1) 探測曲率選擇【輪廓線】【探測曲率】命令，在管理器面板上彈出“探測曲率”對話框。選中“自動評估”復選框，“曲率級別”設置為0.3，選中“簡化輪廓線”復選框，單擊按鈕，得到如圖6.5(b) 所示的輪廓線，單擊按鈕完成該命令?！咎綔y曲率】命令將會引導軟件自動地依據(jù)模型曲面的曲率生成輪廓線。“自動估計”是讓軟件根據(jù)模型的復雜程度自動判斷輪廓線的生成，而“曲率級別”

39、決定了最高曲率線的臨界值，它的值越小，最高曲率線的臨界值就越小，即橘黃色線出現(xiàn)的可能性越大。圖6.2 “探測曲率”對話框（2）探測輪廓線選擇【輪廓線】【探測輪廓線】命令，在管理器面板上彈出“探測輪廓線”對話框。通過設置區(qū)域的曲率敏感性、分隔符敏感性和最小面積，單擊按鈕探測區(qū)域，并通過編輯命令對探測區(qū)域進行修改，修改完成后，單擊按鈕，得到如圖6.4(c) 所示的輪廓線，最后單擊按鈕完成該命令。圖6.3 “探測輪廓線”話框(a) 探測輪廓線 (b) 編輯后探測輪廓線 (c) 抽取輪廓線圖6.4 探測輪廓線進程 (a) 生成輪廓線前(b) 探測曲率方法生成輪廓線 (c) 探測輪廓線方法生成輪廓線圖6

40、.5生成輪廓線對比圖2.提升約束執(zhí)行【輪廓線】【提升約束】【升級/約束】，在管理器面板中彈出“升級/約束”對話框。其中【局部】對話框用于對局部的曲率線或點進行操作，單擊如圖3.82(a)中的黑色輪廓可將其升級為橘黃色輪廓線（高曲率輪廓線），如果錯選了輪廓線，可以同時按著ctrl鍵同時單擊該輪廓線，取消升級或降級。【全局】對話框用于進行全局操作，【全部約束】即對所有點、線進行約束。選擇完所有需升級約束的曲線或點后，單擊 和按鈕即完成輪廓線的升級，升級后的輪廓線效果如圖6.7(b)所示。圖6.6 “升級/約束”對話框(a)提升約束前 (b)提升約束后圖6.7提升輪廓線約束前后對比圖3.構造曲面片執(zhí)

41、行【曲面片】【構造曲面片】命令，選中“自動估計”復選框，并勾選“檢查路徑相交”復選框避免相交路徑的出現(xiàn)，單擊按鈕，得到如圖6.9(b) 所示圖形，最后單擊按鈕完成曲面片的構造。圖6.8“構造曲面”對話框 (a)構造曲面前 (b)構造曲面后圖6.9 構造曲面前后對比圖4.移動面板(1)選擇菜單【曲面片】【移動】【移動面板】，在管理器面板中彈出如圖6.10所示的“移動面板”對話框。在“操作”一欄選擇“編輯”選項，這樣就可以將輪廓線的頂點移到想要的地方，與此同時還可以升級/降級線。在移動輪廓線頂點時需要注意輪廓線不可相交，且盡量使最高曲率線位于區(qū)域最高的位置，這對于生成的曲面片的質量有好處。圖6.1

42、0 “移動面板”對話框頂點移動升級線升級線 (a)頂點移動前 (b)頂點移動后圖6.11 移動面板前后對比(2)定義曲面片在“操作”一欄選擇“定義”選項，“類型”一欄選擇“格柵”復選框，單擊圖6.12所示區(qū)域任一地方，該區(qū)域將以白色的高亮形式顯示。在輪廓上的節(jié)點上出現(xiàn)4個有圓圈的角點，并用數(shù)字表示每二個角點之間的曲面片的數(shù)量。如果數(shù)字顯示藍色說明兩對面曲面數(shù)相等，如果是紅色，則提醒兩對面的曲面數(shù)不等，需要在“操作”一欄中選擇“添加/刪除2條路徑”，然后在要改變的那個邊上單擊一下增加二個曲面片，或按著ctrl并同時單擊需減少曲面片的路徑，從而使兩對面的曲面數(shù)相等（如圖6.13），最后單擊按鈕，曲

43、面片被重新布局，如圖6.12所示，在定義曲面片時，雕塑上部分不規(guī)則，類型一欄選擇“自動探測”，而雕塑下方石臺比較規(guī)則，類型一欄選擇“格網(wǎng)”模式，整個雕塑完成曲面片定義后如圖6.14所示，由圖可見模型的曲面片得到了進一步優(yōu)化。 (a)選擇需定義的曲面片 (b)定義曲面片后圖6.12 定義曲面片 (a)定義曲面片時對面曲面片不等 (b) 通過“添加/刪除2條路徑”使對面曲面片相等圖6.13通過“添加/刪除2條路徑”調節(jié)對面曲面片數(shù)圖6.14定義曲面片后5.壓縮/解壓縮曲面片層執(zhí)行【曲面片】【壓縮/解壓縮曲面片層】，在管理器面板中彈出如圖6.15所示的“壓縮曲面片層”對話框，該命令用于刪除或細分整行的曲面片，【壓縮】合并曲面片的兩行為一行，如圖6.16所示，而【解壓縮】則正好相反，其將曲面的一行分為兩半，如圖6.17所示。圖6.15 “壓縮曲面片層”對話框 (a)壓縮前 (b)壓縮后圖6.16 壓縮前后對比 (a)解壓縮前 (b)解壓縮后圖6.17 解壓縮前后對比6.修理曲面片執(zhí)行【曲面片】【修理曲面片】命令，在管理器面板中彈出如圖6.18所示的“修理曲面片”對話框，選擇“操作”一欄中的“移動頂點”和“編輯頂點”，由有分析可看出錯誤類型和數(shù)量，通過走查定位到錯誤所在，移動頂點到合適位置，更新直到