Науковці з КПІ імені Ігоря Сікорського представили новий підхід до цифрового моделювання складних геометричних форм.
A team of researchers at the National Technical University of Ukraine, known as the "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute," has created a groundbreaking technique for modeling implicit curves and surfaces through pseudo-Gaussian interpolation. This advancement greatly enhances the potential for digital design and additive manufacturing processes.
У сучасну еру цифрового дизайну та адитивного виробництва все більше зростає потреба в точних і ефективних методах моделювання складних геометричних форм. Зазвичай традиційні методи мають свої обмеження щодо точності відображення просторових об'єктів, що особливо помітно в випадках, коли мова йде про неявні (імпліцитні) поверхні.
Група науковців під керівництвом професорки Наталії Аушевої представила інноваційний підхід до моделювання, який вирішує ряд існуючих проблем. Основною характеристикою цього методу є застосування псевдогаусової інтерполяції, що забезпечує точніше відтворення геометричних форм без значного зростання обчислювальних витрат.
Традиційні методи моделювання зазвичай базуються на використанні воксельних моделей, де просторові області поділяються на рівномірну сітку, а кожному елементу надається певне значення. Проте, цей підхід має істотні обмеження в точності відтворення складних форм. Натомість, нова методика, розроблена українськими вченими, пропонує зберігати не лише значення відстані, а й коефіцієнти псевдогаусової інтерполяційної функції.
Основна особливість нового підходу полягає в можливості обирати точки інтерполяції перед самим внесенням коефіцієнтів моделі. Це дає змогу дослідникам свідомо підвищувати точність моделювання в критичних зонах простору без потреби в додаткових обсягах пам'яті.
Експериментальна верифікація методу здійснювалася на різних геометричних фігурах, таких як кола, квадрати і прямокутники. Отримані результати свідчать про те, що запропонована методика забезпечує більшу точність моделювання в порівнянні з класичними методами інтерполяції.
Особливе значення має те, що обчислювальна складність новаторського методу практично не є відмінною від вже відомих підходів. Крім того, завдяки локалізації псевдогаусових радіальних базисних функцій, складність обчислення інтерполяційної функції залишається стабільною, незалежно від розміру сітки.
Ще одним з ключових аспектів даної розробки є її здатність безперешкодно взаємодіяти з уже існуючими стандартами зберігання 3D-моделей, такими як 3MF, HDF5, NRRD та DICOM. Це свідчить про те, що новий підхід може бути без труднощів впроваджений у сучасні комп'ютерні системи проектування.
Дослідники підкреслюють, що їхня діяльність є лише першим кроком у процесі дослідження. Питання щодо найефективнішої стратегії вибору точок інтерполяції та налаштування параметрів моделі для специфічних практичних задач залишаються невирішеними.
Потенційні галузі застосування розробки включають адитивне виробництво, комп'ютерне моделювання, проектування складних технічних систем, медичну томографію та багато інших напрямків, де необхідна висока точність цифрового представлення геометричних об'єктів.
Дослідження було виконане колективом науковців кафедри цифрових технологій в енергетиці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського". До складу дослідницької групи увійшли професорка Наталія Аушева, доцент Юрій Сидоренко, старший викладач Олег Каленюк, аспіранти Олександр Кардашов та Микола Городецький.
#Енергетична галузь #Ігор Сікорський #Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського #Аспірантка #Доцент #Наукове моделювання #Проєктування #Інтерполяція #Цифрове моделювання #Обчислювальна складність #Старший викладач #Томографія
