特征保持的点模型简化技术研究

提出一种以物体表面上不附加任何几何和拓扑信息的散乱点集为处理对象,特征保持的点云数据简化的方法。通过直接在散乱点上计算曲率的方法,将数据点分为特征点和非特征点两类,分别应用不同参数的均值漂移聚类算法进行简化。实验结果表明算法既能有效简化点云数据,而且很好地保留了原网格模型的特征信息。     

基于尖特征度的边折叠简化算法

目前存在的自动曲面简化算法在低分辨率的状态下往往忽略模型的重要几何特征,如尖角或者曲率大的区域,从而导致视觉上的退化.在Garland简化算法的基础上,引入尖特征度的概念,并将其加入到误差测度中,从而改变了边折叠顺序.简化模型不仅保留了模型的重要几何特征,而且合理分配三角网格,在曲率大的区域稠密,在平坦区域稀疏,简化效果更好.     

基于PM算法的网格简化改进算法

针对传统网格简化算法在对边界顶点和边界边、累进网格二义性以及网格拓扑关系有效保持等的处理所存在的不足进行了相应的改进,改进的网格简化算法能有效保持网格模型的形体特征,消除累进网格的二义性,提高网格简化质量。针对折叠误差进行排序问题,采用最小堆算法,提高算法的时间效率。实验结果表明,该算法能产生高质量的网格,具有较高的执行效率。     

拓扑保持的高质量网格简化算法研究

本文对传统的网格简化算法进行了深入的研究,针对传统算法在新顶点位置的确定、边界顶点和边界边的处理、累进网格二义性的处理,以及网格拓扑关系有效地保持的处理等方面所存在的不足进行了相应的改进。改进后的网格简化算法能够有效地保持网格模型的形体特征,消除了累进网格的二义性,保证了简化过程中网格拓扑关系的正确性,提高了网格简化的质量。实验结果表明,改进的算法不仅能产生高质量的网格,而且具有很高的执行效率,可以广泛地应用到地形模型的简化中。     

结合边折叠和局部优化的网格简化算法

针对目前网格简化算法在将三维模型简化到较低分辨率时,网格模型的细节特征丢失、网格质量不佳的问题,提出一种保持特征的高质量网格简化算法。引入顶点近似曲率的概念,并将其与边折叠的误差矩阵结合,使得简化模型的细节特征在最大限度上得到保持。同时分析简化后三角网格的质量,对三角网格作局部优化处理,减少狭长三角形的数量,提高简化模型的网格质量。使用Apple模型和Horse模型进行实验,并与一种经典的基于边折叠的网格简化算法以及其改进算法之一进行对比。实验结果显示,两种对比算法三角网格分布过于均匀,局部细节模糊不清,而所提算法的三角网格在曲率大的区域稠密,在平坦处稀疏,细节特征清晰可辨;简化模型的几何误差的数量值与两种对比算法处于同一数量级;所提算法的简化网格的平均质量远高于两种对比算法。实验结果表明,在不扩大几何误差的情况下,所提算法不仅具有较强的细节特征保持能力,而且简化模型的网格质量较高,视觉效果较好。     

基于逆 Loop 细分的半正则网格简化算法

摘 要：三维网格简化是在保留目标物体几何形状信息的前提下尽量减小精细化三维模型 中的点数和面数的一种操作,对提高三维网格数据的存取和网络传输速度、编辑和渲染效率具 有十分重要的作用。针对大多网格简化算法在简化过程中未考虑网格拓扑结构与视觉质量的问 题,提出了一种基于逆 Loop 细分的半正则网格简化算法。首先根据邻域质心偏移量进行特征 点检测,随后随机选取种子三角形,以边扩展方式获取正则区域并执行逆 Loop 细分进行简化。 最后,以向内分割方式进行边缘拼接,获取最终的简化模型。与经典算法在公开数据集上进行 实验对比,结果表明,该算法能够在简化的同时有效地保持网格特征,尽可能保留与原始网格 一致的规则的拓扑结构,并且在视觉质量上优于边折叠以及聚类简化算法。     

面向移动端的渐进网格简化算法

针对现有渐进网格（PM）简化算法在网格高度简化时无法保持模型关键特征、简化速度慢、无法适应多种模型等问题,提出一种以可变参数结合二次误差和类曲率特征度的边折叠算法（QFVP）,用于构建面向移动端的渐进网格。首先,该算法通过设置可变参数w,调整二次误差和类曲率特征度在边折叠误差中的相对大小,提升了算法的简化质量,扩大了算法的适用范围;其次,训练了一个误差反向传播（BP）神经网络,用于确定模型w值;再次,提出了边折叠过程中法向量线性估算法,提高算法简化速度,与Gouraud估算法相比,平均缩短网格简化时间23.7%。对比实验显示,QFVP简化生成渐进网格的基网格整体误差小于二次误差度量（QEM）算法和Melax算法;简化时间比QEM算法平均延长7.3%,比Melax算法平均缩短54.7%。     

基于特征保持的曲面网格简化

为了在简化网格的同时保持曲面网格的特征细节, 提出了一种特征保持的曲面网格简化新方法。首先论证并采用了刻画曲面特征的顶点法向量作为统一度量标准, 推导出了基于顶点法向量变化的折叠代价, 以边折叠法对曲面网格进行简化。实验表明, 该方法既能较好地保持曲面的特征细节, 又能同步对网格的高曲率区和低曲率区进行简化, 具有良好的简化特性; 统一的度量标准也为网格简化过程的实际控制提供了很大的方便。     

基于二次误差测度的车身网格简化算法研究

在车身逆向设计中,点云数据预处理后形成的拓扑网格数据庞大,导入三维软件中进行处理时,对计算机显示、分析、存储、传输等造成很大负担。该文研究了车身曲面重构过程中基于二次误差测度的边折叠网格简化算法。该算法将点到相关平面距离的平方和作为误差测度,进行多次选择性边折叠,实现网格有效简化。采用VC++6.0编程实现了该算法,实验表明, 算法稳定可靠, 效率较高,简化效果好。     

基于离散曲率的二次误差度量网格简化算法

为了提高网格简化的图像质量,提出一种基于离散曲率的二次误差度量网格简化算法。在代价函数中引入顶点离散曲率,通过将代价函数作为顶点对的权值来控制顶点对合并次序,更好地保留了原模型的细节特征,同时修改模型特征点与特征线的权值,使得简化过程中原模型的特征点与特征线能够较好地保留。经实验对比与分析表明,该算法有效地提高了图像质量且能很好地保持原模型的图形特征。     

视觉特征保持的网格模型简化算法

针对二次误差测度算法存在几何特征消失等缺陷,提出了基于顶点视觉特 征度的新的网格模型简化算法。该算法采用半边折叠,通过引入顶点视觉特征度来优化了二 次误差测度,从而改变边折叠的顺序,使模型中的突出视觉特征更多的被保留下来。视觉特 征度通过顶点平均曲率熵来定义,它反映了顶点中心区域的视觉变化情况。实验表明,该算 法高效、可靠、能很好保持模型的视觉特征。     

基于支撑域的网格简化算法

提出一种基于2次误差测度（QEM）的网格简化改进算法。算法首先对折叠边所产生的新顶点定义其在初始网格上的简化支撑域,从而建立新顶点与初始网格之间的联系;然后计算新顶点到支撑域的2次距离误差作为该顶点的全局简化误差,并将原始QEM中的误差作为局部简化误差;最后将两个误差之和作为新的折叠代价目标函数以实现对原有QEM算法的改进。多个模型的简化实验表明,改进算法能较好地保留初始网格的细节特征,并且较为明显地降低简化误差。     

基于重新划分的三角形网格简化的一种改进算法

基于重新划分的三角形网格简化方法能自动生成多细节层次模型，它的基本思想是:根据三角形网格的局部几何和拓扑特征将一定数量的点分布到原网格上,生成一个中间网格,移去中间网格中的老顶点,并对产生的多边形区域进行局部三角化,最后形成以新点为顶点的三角形网格.本文在已有算法的基础上,提出了一种分布新点的算法,从而克服了原有方法的局限性.它利用三角形顶点的曲率和三角形的面积两个因素来反映网格在每个三角形处的特征.文中给出的一组实例说明了算法的有效性.     

基于子分规则的边折叠简化方法

边折叠简化方法是一种主要的三角网格简化方法，已成为多分辨率自适应曲面参数化，基于法向细节的几何压缩，渐进风格算法的重要组成部分，文中采用子分的思想生成三角网格模型的新顶点，从而减小了简化模型和原始模型之间的误差，此外，还给出保持模型流形的方法，最后给出一种新的计算简化网络与原发中网络之间的Metro距离的采样方法，并分析这个距离误差。     

Topology-preserving simplification of 2D nonmanifold meshes with embedded structures

Mesh simplification has received tremendous attention over the years. Most of the previous work in this area deals with a proper choice of error measures to guide the simplification. Preserving the topological characteristics of the mesh and possibly of data attached to the mesh is a more recent topic and the subject of this paper. We introduce a new topology-preserving simplification algorithm for triangular meshes, possibly nonmanifold, with embedded polylines. In this context, embedded means that the edges of the polylines are also edges of the mesh. The paper introduces a robust test to detect if the collapse of an edge in the mesh modifies either the topology of the mesh or the topology of the embedded polylines. This validity test is derived using combinatorial topology results. More precisely, we define a so-called extended complex from the input mesh and the embedded polylines. We show that if an edge collapse of the mesh preserves the topology of this extended complex, then it also preserves both the topology of the mesh and the embedded polylines. Our validity test can be used for any 2-complex mesh, including nonmanifold triangular meshes, and can be combined with any previously introduced error measure. Implementation of this validity test is described. We demonstrate the power and versatility of our method with scientific data sets from neuroscience, geology, and CAD/CAM models from mechanical engineering.     

结合边分割的改进二次误差测度算法

为了有效解决二次误差测度算法(quadric error metrics, QEM)容易产生异常三角面、失去局部特征、几何结构异常等问题, 提出一种结合边分割的改进二次误差测度算法(quadric error mactrics with edge splitting, ESQEM). 该算法添加顶点高斯曲率作为边折叠代价之一, 通过参数调节模型特征保留情况; 添加边长查询机制, 对细长三角面进行边分割操作. ESQEM算法能有效维护网格模型高曲率区域特征、保持网格几何结构、消除狭长三角面, 简化后的模型有更好的视觉效果, 高简化率下的简化精度更高.     

Manifold-guaranteed out-of-core simplification of large meshes with controlled topological type

In this paper, a simple and efficient algorithm is proposed for manifold-guaranteed out-of-core simplification of large meshes with controlled topological type. By dual-sampling the input large mesh model, the proposed algorithm utilizes a set of Hermite data (sample points with normals) as an intermediate model representation, which allows the topological structure of the mesh model to be encoded implicitly and thus makes it particularly suitable for out-of-core mesh simplification. Benefiting from the construction of an in-core signed distance field, the proposed algorithm possesses a set of features including manifoldness of the simplified meshes, toleration of nonmanifold mesh data input, topological noise removal, topological type control and, sharp features and boundary preservation. A novel, detailed implementation of the proposed algorithm is presented, and experimental results demonstrate that very large meshes can be simplified quickly on a low-cost off-the-shelf PC with tightly bounded approximation errors and with time and space efficiency.     

一种保持纹理的网面简化算法

在计算机视觉领域,三维网面的简化不仅要求保持物体形状和拓扑关系,还要求保持物体表面法线,纹理,颜色和边缘等物体特征,以使计算机视觉系统能有效地表示,描述,识别和理解物体和场景,为此讨论了一种基于边操作（边收缩,边分裂）,并具有颜色或灰度纹理特征保持的三维网面的简化算法,该算法将网面不对称最大距离作为形状改变测度,将邻域内颜色或灰度最大改变量作为纹理改变测试,从而在大量简化模型数据的同时,有效地保持了模型的几何形状,拓扑关系,颜色或灰度特征,以及网面顶点均匀分布。     

基于最小面积差的三维模型简化算法

文章提出了一种基于面积误差度量下的三维网格模型简化方法。该方法通过极小化误差目标函数来简化三角网格模型。算法首先对边遍历,计算每条边的最小面积差;然后对面积差最小的边进行折叠;最后通过求解折叠边的最小面积差,确定新点的坐标。实验结果表明,该算法不仅可以反映局部表面几何变化,还可使模型仍具有较高保真度。最后用实例说明了该方法的有效性。