視錐體裁剪幾何算法與測(cè)試方法研究.pdf

1、隨著三維幾何模型越來越逼真、越來越復(fù)雜，虛擬環(huán)境的場(chǎng)景規(guī)模越來越大，如何有效減少繪制對(duì)象，降低模型復(fù)雜度，是三維顯示系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景快速穩(wěn)定繪制的關(guān)鍵所在。高性能的視錐體裁剪算法對(duì)于提高場(chǎng)景繪制效率，增強(qiáng)虛擬場(chǎng)景的真實(shí)感、沉浸感起著至關(guān)重要的作用。
　　視錐體裁剪是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)繪制的一個(gè)重要而基礎(chǔ)的算法。本文概述了各類典型算法，分析了這些算法的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用范圍與某些限制，從幾何的角度討論了視錐體的裁剪問題，并對(duì)算法的穩(wěn)定性檢測(cè)作了

2、深入的研究。主要內(nèi)容如下：
　　（1）已有算法大多基于代數(shù)方法，本論文則是從幾何的角度，依據(jù)幾何問題幾何化的思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于幾何以及投影降維原理的視錐體裁剪算法?；舅枷胧牵簶?gòu)建適合視錐體裁剪的計(jì)算坐標(biāo)系；在這個(gè)計(jì)算坐標(biāo)系下，通過簡單的正投影，視錐體和被裁剪線段的空間位置被簡化為平面上線段與等腰梯形的關(guān)系。這種幾何化降維方法有助于空間幾何奇異問題的解決。
　?。?）基于投影降維原理，通過對(duì)分類方法的討論，設(shè)計(jì)了一套客觀、

3、完整、詳細(xì)的算法測(cè)試樣本，用來綜合評(píng)估算法的穩(wěn)定性和速度。由于降維以后的視錐體裁剪變成了平面問題，空間關(guān)系用兩個(gè)平面投影表述，使得幾何奇異關(guān)系變得比較清晰、相對(duì)簡單。本文通過二維關(guān)系的導(dǎo)引，構(gòu)建了空間視錐體裁剪中線段與視錐體的各種位置關(guān)系的測(cè)試樣本，特別是幾何奇異狀態(tài)的78種可能位置關(guān)系，使得裁剪算法的檢測(cè)不會(huì)處于一種盲目、隨機(jī)的檢測(cè)方式。
　?。?）在VC++平臺(tái)上分別實(shí)現(xiàn)了幾何以及投影降維的視錐體裁剪算法、經(jīng)典的Liang-B

4、arsky算法和與6個(gè)面求交的一般算法。在定性分析基礎(chǔ)上，利用測(cè)試樣本對(duì)3種算法均做了穩(wěn)定性與速度方面的測(cè)試。這是對(duì)視錐體裁剪算法的首次全面梳理和測(cè)試，發(fā)現(xiàn)并指出了每種算法的特點(diǎn)。
　　本文基于幾何以及投影降維的視錐體裁剪算法，幾乎用到了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中典型裁剪算法的基本思想、方法和技術(shù)，如分區(qū)編碼、參數(shù)式、降維、包圍盒等。它們?cè)贑ohen-Sutherland算法、Nicholl-Lee-Nicholl算法、Liang-Barsk