Geomagic-studio軟件操作指南(共66頁)

1、 同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)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(shì).11.5 計(jì)算機(jī)要求.22. 軟件安裝33. 軟件功能介紹.103.1 Geomagic studio軟件及流程簡(jiǎn)介.103.2 Geomagic Studio 中鼠標(biāo)控制和主要快捷鍵113.3 Geomagic Studio 軟件的基本模塊114.點(diǎn)階段.15 4.1 點(diǎn)階段主要操作命

2、令列表.15 4.2 實(shí)驗(yàn).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(shí)驗(yàn).26 5.2.1實(shí)驗(yàn)一：毛澤東塑像建模.26 5.2.2 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn).47621軟件介紹1.1 Geomagic公司及其主要產(chǎn)品Geomagic是一家世界級(jí)的軟件及服務(wù)公司，在眾多工業(yè)領(lǐng)域如汽車、航空、醫(yī)療設(shè)備和消費(fèi)產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)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(yīng)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(shí)際構(gòu)造部件之間進(jìn)行快速、明了的圖形比較，并可自動(dòng)生成報(bào)告；而Piano是專門針對(duì)牙科應(yīng)用的逆向軟件。本項(xiàng)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(shè)計(jì)；(2)文物及藝術(shù)品的修復(fù)；(3)人體骨骼及義肢的制造；(4)特種設(shè)備的制造；(5)體積及面積的計(jì)算，特別是不規(guī)則物體。1.3 Geomagic Studio軟件的主要功能：(1) 點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處

4、理，包括去噪、采樣等； (2) 自動(dòng)將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形(Polygons)； (3) 多邊形階段處理，主要有刪除釘狀物、補(bǔ)洞、邊界修補(bǔ)、重疊三角形清理等； (4) 把多邊形轉(zhuǎn)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(shì)：(1)支持格式多，可以導(dǎo)入導(dǎo)出各種主流格式；(2)兼容性強(qiáng)，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(shè)備配合使用；(3)智能化程度高，對(duì)模型半成品曲線擬合更準(zhǔn)確；(4) 處理復(fù)雜形狀或自由曲面形狀時(shí)，生產(chǎn)率比傳統(tǒng) CAD 軟件效率

5、更高；(5)自動(dòng)化特征和簡(jiǎn)化的工作流程可縮短培訓(xùn)時(shí)間，并使用戶可以免于執(zhí)行單調(diào)乏味、勞動(dòng)強(qiáng)度大的任務(wù)；(6)可由點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲得完美無缺的多邊形和模型。1.5 計(jì)算機(jī)要求CPU：Intel Core2 2GHz或兼容CPU 推薦2 G四核或八核CPU內(nèi)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(fèi)試用版，只需登記個(gè)人信息，其官網(wǎng)就會(huì)將軟件下載鏈接發(fā)送至注冊(cè)郵箱。可按如下步驟進(jìn)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(rèn)安裝在C盤，最好不要更改到其它路徑，否則軟件容易報(bào)錯(cuò)，不能正常使用。(2) 解密安裝好后不要運(yùn)行，如已運(yùn)行就關(guān)閉退出，然后復(fù)制Crack文件夾內(nèi)的Common及Geomagic Studio 12兩個(gè)文件夾到安裝目錄內(nèi)替換原文件，默認(rèn)路徑是C:Progra

7、m FilesGeomagic，替換時(shí)出現(xiàn)提示，點(diǎn)全部是完成替換好就可以了。運(yùn)行軟件，出現(xiàn)以下對(duì)話框，點(diǎn)“運(yùn)行牌照工具”進(jìn)入授權(quán)許可證導(dǎo)入界面，點(diǎn)右邊紅框所示的放大鏡圖標(biāo)然后瀏覽定位到軟件安裝目錄內(nèi)的 Geowatch.dat 文件，默認(rèn)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(dǎo)入成功，點(diǎn)Done即可。軟件注冊(cè)成功(3)運(yùn)行Geomagic Studio 軟件3.軟件功能介紹3.1 Geomagic Studio軟件流程簡(jiǎn)介Geomagic Studio逆向設(shè)計(jì)的原理是用許多細(xì)小的空間三角形來逼近還原CAD

8、實(shí)體模型，采用NURBS曲面片擬合出NURBS曲面模型，圖3.1簡(jiǎn)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(diǎn)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(cè)物體Bzier-NURBS轉(zhuǎn)換Bzier曲面模型激光掃描點(diǎn)云多邊形化模型CAD/3DMAX應(yīng)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(diǎn)云配準(zhǔn)3D掃描點(diǎn)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(bǔ)洞多

9、邊形編輯邊界修補(bǔ)抽殼 輪廓線探測(cè)與生成輪廓線編輯、曲面片生成曲面片移動(dòng)、曲面片編輯構(gòu)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(biāo)控制和主要快捷鍵表3.1 Geomagic Studio 中鼠標(biāo)控制和主要快捷鍵鼠標(biāo)控制/快捷鍵命令鼠標(biāo)左鍵選擇三角形Ctrl+鼠標(biāo)左鍵取消選擇三角形鼠標(biāo)中鍵/Ctrl+鼠標(biāo)右鍵旋轉(zhuǎn)Shift+鼠標(biāo)右鍵縮放Alt+鼠標(biāo)中鍵/ Alt+鼠標(biāo)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(shè)置旋轉(zhuǎn)中心Esc中斷操作DEL刪除空格鍵應(yīng)用/下一步3.3 Geomagic Studio 基本模塊Geomagic Studio 主要包括10個(gè)模塊：視窗模塊、選擇模塊、工具模塊、對(duì)齊模塊、特征模塊、點(diǎn)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(biāo)指示器進(jìn)度條管理器面板狀態(tài)文本菜單欄標(biāo)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(duì)齊模塊圖3.7對(duì)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(diǎn)處理模塊 圖3.9 點(diǎn)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(diǎn)階段處理工作點(diǎn)階段處理目標(biāo)：學(xué)習(xí)編輯點(diǎn)云，通過去噪、采樣、補(bǔ)點(diǎn)等操作來優(yōu)化點(diǎn)云數(shù)據(jù)，為點(diǎn)云的網(wǎng)格化做準(zhǔn)備。點(diǎn)階段的主要操作流程如圖4.1。刪除非連接項(xiàng)刪除體外孤點(diǎn)著色點(diǎn)打開數(shù)據(jù)刪除冗余點(diǎn)減少噪聲采樣補(bǔ)洞封裝圖4.1 點(diǎn)云階段處理工作流程圖4.1點(diǎn)階段主要

12、操作命令列表點(diǎn)階段的主要命令如表4.1，可以通過下面的實(shí)驗(yàn)來詳細(xì)了解這些命令。表4.1 點(diǎn)階段主要操作命令列表著色點(diǎn)使其更直觀刪除冗余點(diǎn)評(píng)估點(diǎn)的鄰近性，并可選擇和刪除距離較遠(yuǎn)的點(diǎn)通過計(jì)算點(diǎn)與模型的距離，判斷并刪除體外孤點(diǎn)減少因掃描儀誤差而引起的點(diǎn)云噪聲選擇孔洞邊緣點(diǎn)云,并進(jìn)行孔洞填充通過參考平面添加點(diǎn)采用不同采樣方式使點(diǎn)云排列更規(guī)律，并壓縮點(diǎn)云數(shù)據(jù)由點(diǎn)云自動(dòng)生成網(wǎng)格4.2 實(shí)驗(yàn)1.打開數(shù)據(jù)點(diǎn)擊打開 文件或點(diǎn)擊打開文件圖標(biāo)打開毛主席雕塑.wrp，采樣比率和單位一般采用默認(rèn)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(diǎn)云數(shù)據(jù)為了快速旋轉(zhuǎn)模型，到屏幕左邊顯示面板上設(shè)置動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)的值為

13、25%。這個(gè)意思是當(dāng)我們旋轉(zhuǎn)的時(shí)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(shè)置2.著色點(diǎn)著色點(diǎn) 命令即在點(diǎn)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(diǎn)體外孤點(diǎn)通常容易辨別，因?yàn)檫@些點(diǎn)遠(yuǎn)離主點(diǎn)云，通常出現(xiàn)體外孤點(diǎn)是因?yàn)榧す鈷呙鑳x掃描到背景物體，如桌面、墻、支撐結(jié)構(gòu)等。通過“【點(diǎn)】【選擇】【體外孤點(diǎn)】”打開選擇體外孤點(diǎn)對(duì)話框。如圖4.3所示，設(shè)置合理的敏感性來選擇體外孤點(diǎn)，并進(jìn)行刪除。由表3.3可知敏感度達(dá)到一定程度后選擇的體外孤點(diǎn)數(shù)目不變，所以敏感度設(shè)置太高，沒有選擇更多的孤點(diǎn)，反而降低了操作效率，而且容易錯(cuò)刪物體表面點(diǎn)。圖4.3“選擇體外孤點(diǎn)”對(duì)話框表4.

14、2 選擇點(diǎn)數(shù)與敏感度敏感度原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)選擇點(diǎn)數(shù)90%9597112503080%9597112503079%9597112276875%9597111612070%9597111173060%95971176734.刪除非連接項(xiàng)點(diǎn)擊【點(diǎn)】【選擇】【非連接項(xiàng)】命令選擇的是那些偏離主點(diǎn)云的點(diǎn)束，并予以刪除?！痉指簟坎藛斡械汀⒅虚g、高三個(gè)選項(xiàng)，由低到高排列,表示點(diǎn)數(shù)距離主點(diǎn)云多遠(yuǎn)并被選中，一般選擇為低?！境叽纭繘Q定了多大數(shù)量的點(diǎn)數(shù)能被選中。設(shè)置為5則表示所要選的點(diǎn)云數(shù)量是點(diǎn)云總數(shù)的5%或更少，并分離這些點(diǎn)束。5.刪除冗余點(diǎn)調(diào)整視角并利用不同的選擇工具來選擇冗余點(diǎn)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(diǎn)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(shè)備的輕微震動(dòng)、測(cè)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(diǎn)到最少，因而更好地表現(xiàn)真實(shí)的物體形狀。選擇菜單【點(diǎn)】【減少噪聲】命令可打開減少噪音對(duì)話框，如圖4.4所示。圖4.4“減少噪音”對(duì)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(diǎn)對(duì)曲面曲率的影響，是一種積極的減噪方式，但點(diǎn)的偏差會(huì)比較大?！纠庵危ūＪ兀窟m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。【棱柱形（積極）】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(duì)于【棱柱形（保守）】的方式，點(diǎn)的偏移值會(huì)小一些。【平滑級(jí)別】平滑級(jí)別越大，處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)越平直，但這樣會(huì)使模型有些失真，一般選擇比較低的設(shè)置。【迭代】可以控制模型的平滑度，如果處理效果不理想，可以適當(dāng)增加迭代次數(shù)。 【偏差限制】用于設(shè)置對(duì)噪聲點(diǎn)進(jìn)行的最大偏移值，由經(jīng)驗(yàn)而定，一般可以設(shè)在0.5mm以內(nèi)。【體外孤點(diǎn)】編輯框【閾值】設(shè)定系統(tǒng)探測(cè)孤點(diǎn)時(shí)選擇孤點(diǎn)的極限，閾值越大，選擇的點(diǎn)數(shù)越少?！具x擇】根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)置的閾值，通過計(jì)算得出模型中在閾值中的點(diǎn)，并以紅色加亮顯示?！緞h除】刪除選中的點(diǎn)【包括孤立點(diǎn)】查找孤立點(diǎn)，并將孤立點(diǎn)包括在內(nèi)?！绢A(yù)

17、覽】編輯框【預(yù)覽點(diǎn)】確定預(yù)覽點(diǎn)的數(shù)量。【采樣】確定所要預(yù)覽點(diǎn)的采樣距離?！具x擇面積】選擇模型上不同的區(qū)域來預(yù)覽模型的局部變化。【顯示偏差】編輯框 【結(jié)構(gòu)顯示】顯示減噪后結(jié)果的偏差色譜。【顏色段】確定偏差顯示的顏色段個(gè)數(shù)。【最大臨界值】設(shè)定色譜所能顯示偏差的最大值。【最大臨界值】設(shè)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)。【統(tǒng)計(jì)】編輯框【噪聲級(jí)別】顯示減噪的級(jí)別數(shù)?！咀畲缶嚯x】噪聲點(diǎn)的最大偏差距離?！酒骄嚯x】噪聲點(diǎn)的平均偏差距離?！緲?biāo)準(zhǔn)偏差】模型點(diǎn)云偏離的標(biāo)準(zhǔn)偏差值。 圖4.5 標(biāo)準(zhǔn)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(jī)采樣。統(tǒng)一采樣：使平坦曲面上的點(diǎn)數(shù)目減少呈一致，但以規(guī)定密度減少曲面上的點(diǎn)數(shù)目，是最常用的采樣方法，也是該實(shí)驗(yàn)采用的方法。曲率采樣：減少平坦區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)數(shù)目，但保留高曲率區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)以保留細(xì)節(jié)，通過設(shè)置一定的百分比來采樣。柵格采樣：創(chuàng)建間隔均勻的點(diǎn)集合以減少有序點(diǎn)對(duì)象內(nèi)的點(diǎn)數(shù)目，忽略曲率與原來的密度，通過設(shè)置一定間隔來采樣，適合無序的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。隨機(jī)采樣：從無序的點(diǎn)對(duì)象中隨機(jī)移除一定比例的點(diǎn)，通過設(shè)置一定的百分比來采樣，適合模型特征比較簡(jiǎn)單、比較規(guī)則的無序點(diǎn)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(duì)】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(diǎn)之間的距離來確定采樣距離?！居赡繕?biāo)定義間距】系統(tǒng)將根據(jù)操作者在點(diǎn)數(shù)據(jù)框中輸入的采樣點(diǎn)的數(shù)量來自動(dòng)確定采樣距離?！緝?yōu)化】對(duì)話框中設(shè)置了【曲率優(yōu)先級(jí)】和【顏色優(yōu)先級(jí)】，根據(jù)需要設(shè)置?！颈３诌吔纭窟x擇此復(fù)選框時(shí)，點(diǎn)云邊界將保持完整。圖4.7“統(tǒng)一采樣”對(duì)話框8.補(bǔ)洞點(diǎn)階段可采用二種方式補(bǔ)洞，填充點(diǎn)孔和添加點(diǎn)：填充點(diǎn)孔：填充孔命令用于在無序點(diǎn)對(duì)象上將有序點(diǎn)插入空隙，需要選擇空洞的邊緣點(diǎn)云，然后在填充點(diǎn)孔對(duì)話框中點(diǎn)擊確定即可。 圖4.8 選擇空洞的邊緣點(diǎn)云 圖4.9 空洞填充后添加點(diǎn)：添加點(diǎn)命令可以在無序的點(diǎn)對(duì)象中，根據(jù)創(chuàng)建的平面，在平面內(nèi)添加

20、單獨(dú)的點(diǎn)。圖4.10為添加點(diǎn)對(duì)話框，先添加合適的平面，再在該平面上拾取點(diǎn)。 圖4.10“添加點(diǎn)”對(duì)話框 圖4.11 創(chuàng)建平面 (a) (b) (c) (d)圖4.12 添加點(diǎn)前后對(duì)比圖9.封裝執(zhí)行【點(diǎn)】【封裝】命令進(jìn)入封裝對(duì)話框，如圖4.13所示，該命令將對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝計(jì)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(duì)話框其中，【噪音的降低】可以對(duì)減噪的參數(shù)值進(jìn)行選擇，通過自動(dòng)、最小值、中間、最大值4種方法，一般選擇自動(dòng)的方式。【保持原始數(shù)據(jù)】勾選此項(xiàng)，系統(tǒng)將保留原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，否則將予以刪除。【刪除小組件】刪除那些孤立的，與主點(diǎn)云沒有實(shí)際關(guān)系的點(diǎn)云，一般都選中此項(xiàng)。【采

21、樣】通過設(shè)置點(diǎn)間距對(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，目標(biāo)三角形數(shù)量可以進(jìn)行人為設(shè)定，目標(biāo)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(diào)節(jié)采樣質(zhì)量的高低，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。 （填充點(diǎn)前） （填充點(diǎn)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(biāo)是掌握如何在多邊形階段進(jìn)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(fù)編輯邊界簡(jiǎn)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(biāo)主要功能修補(bǔ)網(wǎng)格醫(yī)生，自動(dòng)修復(fù)多邊形網(wǎng)格內(nèi)的缺陷簡(jiǎn)化，減少三角形數(shù)目，但不影響曲面細(xì)節(jié)或顏色裁剪，可使用平面、曲面、

22、薄片進(jìn)行裁剪，在交點(diǎn)處創(chuàng)建一個(gè)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(duì)選擇的多邊形網(wǎng)格重分，不必移動(dòng)底層點(diǎn)以試圖更好地定義銳化和近似銳化的結(jié)構(gòu)。細(xì)化，在所選的區(qū)域內(nèi)增加多邊形的數(shù)目增強(qiáng)表面嚙合，在平面區(qū)細(xì)化網(wǎng)格為曲面設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備，在高曲率增加點(diǎn)而不破壞形狀重新封裝，在多邊形對(duì)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(fù)法線、翻轉(zhuǎn)法線、將點(diǎn)擬合到平面和圓柱面平滑松弛，最大限度減少單獨(dú)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(cè)并展平多邊形網(wǎng)格上的單點(diǎn)尖峰

23、減少噪音，將點(diǎn)移至統(tǒng)計(jì)的正確位置以彌補(bǔ)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(duì)象上所有選擇孔填充單個(gè)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(nèi)部孔、邊界孔，并可以以橋接的方式連接二個(gè)不相連的多邊形區(qū)域邊界修改，可以在多邊形對(duì)象上編輯邊界、松弛邊界、創(chuàng)建/擬合孔、直線化邊界、細(xì)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(dòng)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(gè)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(xì)分邊界的點(diǎn)偏移抽殼，沿單一方向復(fù)制和偏移網(wǎng)格以創(chuàng)建厚度加厚，沿二個(gè)方向復(fù)制和偏移網(wǎng)格以創(chuàng)建厚度偏移，有四種偏移方法：應(yīng)用均勻偏移命令偏移整個(gè)模型使對(duì)象變大或變??；沿法線正向或負(fù)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(nèi)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(jìn)行修改銳化銳化向?qū)В阡J化多邊形的過程中引導(dǎo)用戶延伸切線，從二個(gè)相交形成銳角的平面中各引出一條“切線”，通過交點(diǎn)確定銳邊的位置銳化多邊形，延長(zhǎng)多邊形網(wǎng)格以形成“延長(zhǎng)切線”提示的銳邊合并將二個(gè)或多個(gè)多邊形對(duì)

25、象合并為單個(gè)的復(fù)合對(duì)象 5.2實(shí)驗(yàn)5.2.1實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)新的平面或曲面來填充。可以執(zhí)行全部填充和部分填充。全部填充一般用于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)體，對(duì)于復(fù)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。基于曲率橋接基于平面全部填充基于曲率部分填充圖5.1 不同填充方式的適用情況 基于平面全部填充內(nèi)部點(diǎn) (

26、a) 填充前 (6)填充后圖5.2 基于平面填充內(nèi)部點(diǎn)前后對(duì)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(duì)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(duì)比圖5.4填充孔后完整模型3.去除特征去除特征是一個(gè)用于快速去除對(duì)象上的腫塊和壓痕的命令。這個(gè)命令基本等價(jià)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(diǎn)擊去除特征 圖標(biāo)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(duì)象上的區(qū)域。(如：去除腫塊)。a. 點(diǎn)擊砂紙圖標(biāo)打開砂紙對(duì)話框，如圖5.

27、7。b. 選中松弛選項(xiàng)。(缺省設(shè)置)c. 移動(dòng)強(qiáng)度滑桿到最大值，并選中固定邊界。d. 這個(gè)特征決定你必須在區(qū)域上移動(dòng)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(duì)話框(a) 擦出腫塊前(b) 擦出腫塊后圖5.8 擦出腫塊前后對(duì)比5.簡(jiǎn)化多邊形用簡(jiǎn)化多邊形命令來減少多邊形模型的三角片數(shù)量。簡(jiǎn)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(duì)象的形狀。首先在顯示對(duì)話框內(nèi)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(jiǎn)化的多邊形區(qū)域，點(diǎn)擊

28、簡(jiǎn)化多邊形命令，打開簡(jiǎn)化多邊形對(duì)話框，如圖5.10所示，勾選固定邊界選項(xiàng)，并定義目標(biāo)三角形數(shù)或減少到某個(gè)百分比。圖5.10“簡(jiǎn)化多邊形”對(duì)話框圖5.11 原始多邊形網(wǎng)格圖5.12 簡(jiǎn)化后多邊形網(wǎng)格6.多邊形修復(fù)（1）擬合到平面將屬于同一個(gè)平面的多邊形通過多邊形修復(fù)工具擬合到指定的平面。首先選中需要擬合的多邊形，點(diǎn)擊【修復(fù)】【擬合到平面】，并調(diào)節(jié)對(duì)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(diǎn)高亮顯示(a)擬合前(b)擬合后圖5.14 擬合前后對(duì)比 (2)采用網(wǎng)格醫(yī)生命令修復(fù)多邊形缺陷單擊網(wǎng)格醫(yī)生命令，進(jìn)入網(wǎng)格醫(yī)生編輯對(duì)話框，如下圖5.15所示。此命令可以自動(dòng)探測(cè)并修復(fù)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(huì)高亮顯示，若需詳細(xì)查看，可使用走查中的前進(jìn)后退鍵，詳細(xì)查看后，點(diǎn)擊確定即可完成所有修復(fù)工作。圖5.15“網(wǎng)格醫(yī)生”對(duì)話框圖5.16 模型中缺陷處高亮顯示（3）增強(qiáng)表面嚙合【增強(qiáng)表面嚙合】命令用于在平面區(qū)對(duì)網(wǎng)格細(xì)化以準(zhǔn)備網(wǎng)格進(jìn)行曲面設(shè)計(jì)，在高曲率區(qū)增加點(diǎn)而不破壞形狀，從圖5.17可以明顯看出，增強(qiáng)表面嚙合后，整個(gè)多邊形網(wǎng)格得到了進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整。(a) 增強(qiáng)表面嚙合前(b) 增強(qiáng)表面嚙合后(c)增強(qiáng)表面嚙合前(d) 增強(qiáng)表面嚙合后圖5.17增強(qiáng)

30、表面嚙合前后對(duì)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(duì)話框，如圖5.18，一般情況下，選擇部分邊界，通過設(shè)置控制點(diǎn)和張力來拉直邊界。圖5.18“編輯邊界”對(duì)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(duì)比(2) 直線化邊界除了通過設(shè)置控制點(diǎn)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(duì)比圖 (3) 將邊界投影到平面執(zhí)行邊界模塊中的【移動(dòng)】【將邊界投影到平面】命令，打開將邊界投影到平面對(duì)話框，先定義對(duì)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(duì)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(duì)比圖5.2.2.實(shí)驗(yàn)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(diǎn)云數(shù)據(jù)圖5.24 原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)2.點(diǎn)云預(yù)處理點(diǎn)階段處理同實(shí)驗(yàn)一，最后并對(duì)點(diǎn)云進(jìn)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(shí)驗(yàn)一首先對(duì)對(duì)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(fù)工具將墻面擬合到一個(gè)

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(gè)厚度。(1) 用平面進(jìn)行裁剪執(zhí)行【裁剪】【用平面進(jìn)行裁剪】 命令，坐標(biāo)系選擇全局坐標(biāo)系，定義合適的系統(tǒng)平面，并調(diào)整其到所需的高度，如圖5.26，點(diǎn)擊平面截面即可得圖5.27，點(diǎn)擊確定得到到裁剪線，如圖5.28。圖5.26“用平面進(jìn)行裁剪”對(duì)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(duì)話框，通過定義控制點(diǎn)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(nèi)部分三角網(wǎng)，右擊“Select Bounded Components”來選擇邊界內(nèi)部的網(wǎng)格，如圖5.33所示，可通過刪除這些網(wǎng)格達(dá)到挖去墻體上的窗戶的目的。當(dāng)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(duì)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(nèi)部網(wǎng)格圖5.33邊界內(nèi)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(shí)驗(yàn)一相同，通過選擇需擬合的多邊形網(wǎng)格，執(zhí)行【修復(fù)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(shè)置對(duì)齊平面圖5.38擬合后圖形（4）編輯邊界 編輯邊界過程如實(shí)驗(yàn)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(gè)模型的各個(gè)細(xì)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(jìn)行拉殼。執(zhí)行【偏移】【抽殼】命令，打開抽殼對(duì)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(duì)比圖。抽殼完后模型表現(xiàn)會(huì)存在一定缺陷(黃色圈內(nèi)),還需進(jìn)一步修復(fù)。

35、圖5.40“抽殼多邊形”對(duì)話框 (a) 抽殼前 (b) 抽殼后圖5.41 抽殼前后對(duì)比 圖 5.42 抽完殼后出現(xiàn)的缺陷 圖5.43 缺陷修復(fù)完后6.精確曲面階段曲面階段的主要任務(wù)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(cè)、曲率的探測(cè)、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(dòng)、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(cè)并生成輪廓線提升約束構(gòu)造曲面片移動(dòng)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(dòng)造面，用最少的用戶交互自動(dòng)創(chuàng)建NURBS曲面探測(cè)，探測(cè)輪廓線和曲面，在相對(duì)平坦的區(qū)域之間放置紅色分割符，允許調(diào)整這些區(qū)域分隔符，并在這些區(qū)域分割符內(nèi)放置黃色(可延長(zhǎng))或橙色（不可延長(zhǎng)）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(kuò)展），擬合輪廓線（減少控制點(diǎn)的數(shù)目并調(diào)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(diǎn)的數(shù)目），取消固定所有頂點(diǎn)（解除對(duì)象上的所有頂點(diǎn)，使其遵從其它命令的控制）細(xì)分或延伸，在黃色延長(zhǎng)輪廓線周圍創(chuàng)建并修改輪廓補(bǔ)丁提升約束，修改曲面片線、輪廓線和這些線條上

37、點(diǎn)的函數(shù)松弛輪廓線，沿著輪廓線長(zhǎng)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(gòu)造曲面片，通過輪廓線與邊界線生成一個(gè)曲面片邊界結(jié)構(gòu)修理曲面片，逐步查看曲面片布局的問題區(qū)域以進(jìn)行檢查和修復(fù)松弛，沿輪廓線長(zhǎng)度放松張力以便輪廓線更平滑移動(dòng)面板，整理面板內(nèi)的曲面片壓縮曲面片層，移除或細(xì)分整行曲面片構(gòu)造格柵，在對(duì)象上的每個(gè)曲面片內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)有序的U-V網(wǎng)格松弛格柵，松弛格柵結(jié)構(gòu)使表面更平滑，但可能會(huì)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(duì)象上生成一個(gè)NURBS曲面就選擇對(duì)象與從下拉列表內(nèi)選擇的對(duì)象之間的偏差生成三維色碼映射6.2 實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是在

38、已經(jīng)處理好的多邊形對(duì)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(jìn)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(cè)曲率自動(dòng)生成輪廓線，二是探測(cè)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(cè)曲率選擇【輪廓線】【探測(cè)曲率】命令，在管理器面板上彈出“探測(cè)曲率”對(duì)話框。選中“自動(dòng)評(píng)估”復(fù)選框，“曲率級(jí)別”設(shè)置為0.3，選中“簡(jiǎn)化輪廓線”復(fù)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。【探測(cè)曲率】命令將會(huì)引導(dǎo)軟件自動(dòng)地依據(jù)模型曲面的曲率生成輪廓線?！白詣?dòng)估計(jì)”是讓軟件根據(jù)模型的復(fù)雜程度自動(dòng)判斷輪廓線的生成，而“曲率級(jí)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(cè)曲率”對(duì)話框（2）探測(cè)輪廓線選擇【輪廓線】【探測(cè)輪廓線】命令，在管理器面板上彈出“探測(cè)輪廓線”對(duì)話框。通過設(shè)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(cè)區(qū)域，并通過編輯命令對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)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(cè)輪廓線”話框(a) 探測(cè)輪廓線 (b) 編輯后探測(cè)輪廓線 (c) 抽取輪廓線圖6.4 探測(cè)輪廓線進(jìn)程 (a) 生成輪廓線前(b) 探測(cè)曲率方法生成輪廓線 (c) 探測(cè)輪廓線方法生成輪廓線圖6

40、.5生成輪廓線對(duì)比圖2.提升約束執(zhí)行【輪廓線】【提升約束】【升級(jí)/約束】，在管理器面板中彈出“升級(jí)/約束”對(duì)話框。其中【局部】對(duì)話框用于對(duì)局部的曲率線或點(diǎn)進(jìn)行操作，單擊如圖3.82(a)中的黑色輪廓可將其升級(jí)為橘黃色輪廓線（高曲率輪廓線），如果錯(cuò)選了輪廓線，可以同時(shí)按著ctrl鍵同時(shí)單擊該輪廓線，取消升級(jí)或降級(jí)?！救帧繉?duì)話框用于進(jìn)行全局操作，【全部約束】即對(duì)所有點(diǎn)、線進(jìn)行約束。選擇完所有需升級(jí)約束的曲線或點(diǎn)后，單擊 和按鈕即完成輪廓線的升級(jí)，升級(jí)后的輪廓線效果如圖6.7(b)所示。圖6.6 “升級(jí)/約束”對(duì)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(duì)比圖3.構(gòu)造曲面片執(zhí)

41、行【曲面片】【構(gòu)造曲面片】命令，選中“自動(dòng)估計(jì)”復(fù)選框，并勾選“檢查路徑相交”復(fù)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(gòu)造。圖6.8“構(gòu)造曲面”對(duì)話框 (a)構(gòu)造曲面前 (b)構(gòu)造曲面后圖6.9 構(gòu)造曲面前后對(duì)比圖4.移動(dòng)面板(1)選擇菜單【曲面片】【移動(dòng)】【移動(dòng)面板】，在管理器面板中彈出如圖6.10所示的“移動(dòng)面板”對(duì)話框。在“操作”一欄選擇“編輯”選項(xiàng)，這樣就可以將輪廓線的頂點(diǎn)移到想要的地方，與此同時(shí)還可以升級(jí)/降級(jí)線。在移動(dòng)輪廓線頂點(diǎn)時(shí)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(duì)于生成的曲面片的質(zhì)量有好處。圖6.1

42、0 “移動(dòng)面板”對(duì)話框頂點(diǎn)移動(dòng)升級(jí)線升級(jí)線 (a)頂點(diǎn)移動(dòng)前 (b)頂點(diǎn)移動(dòng)后圖6.11 移動(dòng)面板前后對(duì)比(2)定義曲面片在“操作”一欄選擇“定義”選項(xiàng)，“類型”一欄選擇“格柵”復(fù)選框，單擊圖6.12所示區(qū)域任一地方，該區(qū)域?qū)⒁园咨母吡列问斤@示。在輪廓上的節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)4個(gè)有圓圈的角點(diǎn)，并用數(shù)字表示每二個(gè)角點(diǎn)之間的曲面片的數(shù)量。如果數(shù)字顯示藍(lán)色說明兩對(duì)面曲面數(shù)相等，如果是紅色，則提醒兩對(duì)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(gè)邊上單擊一下增加二個(gè)曲面片，或按著ctrl并同時(shí)單擊需減少曲面片的路徑，從而使兩對(duì)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(shí)，雕塑上部分不規(guī)則，類型一欄選擇“自動(dòng)探測(cè)”，而雕塑下方石臺(tái)比較規(guī)則，類型一欄選擇“格網(wǎng)”模式，整個(gè)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(jìn)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(shí)對(duì)面曲面片不等 (b) 通過“添加/刪除2條路徑”使對(duì)面曲面片相等圖6.13通過“添加/刪除2條路徑”調(diào)節(jié)對(duì)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(duì)話框，該命令用于刪除或細(xì)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(duì)話框 (a)壓縮前 (b)壓縮后圖6.16 壓縮前后對(duì)比 (a)解壓縮前 (b)解壓縮后圖6.17 解壓縮前后對(duì)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(duì)話框，選擇“操作”一欄中的“移動(dòng)頂點(diǎn)”和“編輯頂點(diǎn)”，由有分析可看出錯(cuò)誤類型和數(shù)量，通過走查定位到錯(cuò)誤所在，移動(dòng)頂點(diǎn)到合適位置，更新直到