三維網(wǎng)格模型簡化算法研究.pdf

1、隨著計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展以及計算機(jī)性能的提高，三維模型已成為繼聲音、圖像、視頻之后的第四種多媒體數(shù)據(jù)類型，在虛擬現(xiàn)實、動畫游戲、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域得到了廣泛地使用和研究。三維數(shù)據(jù)采集和建模技術(shù)的飛速發(fā)展使三維模型的精度越來越高，數(shù)據(jù)量也隨之飛速增長，給計算機(jī)的繪制、傳輸、編輯等系統(tǒng)都帶來了巨人的壓力。解決這些問題的一個途徑就是對三維模型進(jìn)行簡化和多分辨率建模。由于三角形網(wǎng)格在三維模型的繪制和自由曲面的表示方面有其他方法不可比擬的優(yōu)勢，所以幾何

2、壓縮的研究重點(diǎn)集中在二角形網(wǎng)格模型。所謂多邊形網(wǎng)格(或簡稱為網(wǎng)格)就是一組多邊形或“面”的集合，這些多邊形共同構(gòu)成了一個物體的表面。特別地，全部由三角形組成的多邊形網(wǎng)格稱為三角網(wǎng)格。 國內(nèi)外對網(wǎng)格模型的研究已取得了一系列成果：Lounsbery等提出基于小波分解理論的網(wǎng)格簡化方法：Rossignac等提山了基于頂點(diǎn)聚類的網(wǎng)格簡化方法；Schroeder等提出了基于頂點(diǎn)刪除的網(wǎng)格簡化方法；Hoppe等提出了基于邊收縮的網(wǎng)格簡化方法

3、。近年來，也出現(xiàn)了一些針對模型特征的處理方法：Okuda提山了結(jié)合幾何、紋理的遞進(jìn)編碼方法；Fahn則利用二次誤差提出了保留三角面片顏色和邊界邊的方法。 我們可以看出，現(xiàn)有的三維網(wǎng)格簡化算法存在以下兩個問題：(1)現(xiàn)有的網(wǎng)格簡化算法大多只考慮了模型的幾何、拓?fù)湫畔⑵胶皖伾?、紋理等屬性，沒有考慮模型的封閉性問題。(2)在三維網(wǎng)格的實際應(yīng)用中，用戶可能只對網(wǎng)格的部分區(qū)域感興趣，并希望該區(qū)域有較高的分辨率，而其它區(qū)域只要達(dá)到基本的視覺

4、要求即可。但現(xiàn)有的網(wǎng)格簡化算法對用戶興趣域和非用戶興趣域是同等對待的，不能滿足用戶興趣域高分辨率的顯示要求。 針對以上問題，本文首先探討了如何設(shè)計一種簡單、有效的三維網(wǎng)格簡化算法，它在保持模型幾何封閉性的同時為原始模型生成了連續(xù)、多分辨率的模型文件。而后，針對用戶只對網(wǎng)格部分區(qū)域感興趣的情況，本文義提出了一種基于用戶興趣域的三維網(wǎng)絡(luò)簡化算法。 本文主要有以下兩個創(chuàng)新點(diǎn)： (1)設(shè)計了一種基于頻度中心理論的三維模型

5、簡化算法，它利用頻度中心理論為三角網(wǎng)格中的每一條邊計算權(quán)值，并通過比較邊權(quán)的大小來確定邊收縮操作的順序。實驗證明該算法能在模型的簡化過程中有效地避免孤立面的產(chǎn)生，同時保證模型的逼真度。 (2)提出了一種基于用戶興趣域的三維模型簡化算法，它利用ROI編碼思想，通過對三維網(wǎng)格的用戶興趣域建立ROI掩模，將原始網(wǎng)格劃分為為用戶興趣域和非用戶興趣域。在簡化過稚中，盡量避免用戶興趣域的邊收縮，從而對用戶興趣域保持較高的分辨率。實驗證明，該