實體造型在各種設計和生產項目中起著關鍵的作用。他們作為虛擬雕刻,微結構設計和快速成型等等這些常常需要處理複雜形狀和拓撲模型的應用的基礎。隨著愈來愈複雜性的工業模型和需要執行重複性的操作,我們必須要有一個有效率的處理系統。然而,因為許多基本的幾何運算是計算密集型的,一般商用的幾何內核(例如Parasolid和ACIS),尤其是對自由曲面和高度詳細複雜的模型,計算成本的要求是非常高,甚至有時不能使用。本研究的目的是開發一個以自由曲面模型為對象能夠完全在GPU 上運行的實體建模,這將大大提高建模的效率。引致操作中高計算強度的一個關鍵原因是因為他們使用了邊界表示法(B-REP)。我們引入了一個新的表述 - 名為多層深度法向圖像(LDNI)來直接在GPU 上描述對象。LDNI 能夠滿足一定的幾何和拓撲的要求,同時保持簡單和易於並行實現,提供了一個比邊界表示法更可行的形式。在基於B-REP 的建模核心內執行基本操作(如布爾運算,閔可夫斯基和等)往往是耗時和容易出現偶爾失敗。我們已經開發出一些GPU 加速算法,包括布爾和一般閔可夫斯基和,它們的執行速度遠遠超過傳統的方法並且沒有顯著的穩定性問題出現。這些算法是基於圖像表示法來進行的,可以讓特定的任務在每個像素上獨立運行。我們還開發了在GPU 上由B-REP 轉換成LDNI 和由LDNI 轉換成B-REP 的算法。我們為了高效率而使用光栅化來獲得圖像並利用GPGPU 庫來將圖像轉換成B-REP。有了這些算法,我們的建模框架可以與其他常見的CAD 內核進行交換操作。這框架還支持模型的局部細化網格,這有助減少內存消耗,並同時保持曲面G¹ 連續性。最後,本研究的目的是提供一個全面處理複雜形狀的建模問題的框架。我們展示幾個使用了以GPU 為基礎的實體...