基于矩阵表示的NURBS曲面逆值GPU并行求解算法

作     者：包子恒 刘务 邹强 Bao Ziheng;Liu Wu;Zou Qiang

作者机构：浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310030 工业和信息化部电子第五研究所广州510610 

基　　金：国家自然科学基金(62102355) 浙江省自然科学基金(LQ22F020012) 中央高校基本科研业务费专项资金(226-2023-00020) 

出 版 物：《计算机辅助设计与图形学学报》 (Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics)

年 卷 期：2023年第35卷第12期

页      码：1948-1957页

摘      要：NURBS曲面逆向求值是CAD几何内核中最基础的算子之一,即计算NURBS曲面上三维空间点对应的二维参数值.然而,当前求解算法计算效率不高、鲁棒性不强,严重制约了CAD软件处理大规模复杂CAD模型的性能.现有的GPU加速算法也往往仅对传统算法进行简单并行化,没有充分利用GPU共享显存等架构特性.为此,提出一种全GPU运行的并行求解算法.基于NURBS矩阵表示的GPU逆值求解算法通过矩阵表示代替传统的B-Spline基函数递归表示,适配GPU缓存机制,实现GPU缓存优化,解决数据公用、寄存器占用和缓存频繁申请与释放等问题,从而提高求解效率.同时,该算法采用多层次求解算法,以自适应曲面细分算法得到粗略解,再辅以Gauss-Newton迭代法得到精确解,提高处理复杂模型的效率和鲁棒性.采用多张简单曲面和复杂曲面进行测试,结果表明,该算法每毫秒最多可求解超过10000个逆值点,相比于传统算法,将NURBS曲面逆向求值速度提高了至少2个数量级.

主 题 词：CAD NURBS曲面 逆向求值 矩阵表示 GPU并行计算 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3724/SP.J.1089.2023.2023-00003

馆 藏 号：203125183...