基于顶点法向量重要度的模型简化算法研究

目前的模型简化算法多以边折叠前后模型的几何位置的变化为折叠代价,这样的代价计算方法对保持模型的视觉效果考虑不足,尤其是对顶点法向量的急剧改变考虑的很少,造成了简化后模型视觉特征的急剧改变。文章对当前国内外有关三维几何模型的简化算法和各种简化准则进行了分析和研究后,提出了一种改进的模型简化算法：基于三角面顶点法向量重要度的二次误差测度边折叠算法。本算法在简化过程中,通过对三角面顶点法向量重要度的控制,保证了重要度大的顶点关联边不被折叠,减少了运算量,保证了简化后的模型表面光滑平顺,视觉感良好。     

距离加权的二次误差测试网格简化算法

文中针对现有的均匀三角网格简化算法在显示质量上的不足,提出了根据网格顶点到视点的距离,使用加权的二次误差测度算法进行顶点对折叠、简化、该方法能根据视点位置简化网格,产物符合观察需要的网格;还将距离加权用于视窗裁剪,得到视点相关的网格模型,并对该算法的优点及存在的问题作了分析。     

基于顶点重要度的保形网格简化方法研究

为解决许多网格简化方法不能很好地保持模型的重要几何特征问题,提出基于顶点重要度和三角剖分的边折叠简化算法.算法通过特征因子加权顶点重要度作为边的折叠代价,定义法向量夹角因子,控制边的折叠顺序;在折叠过程中对边界特征区域进行冻结处理,以保持模型总体轮廓特征;采用边中点折叠和边邻域网格重建方法完成折叠操作.实验结果表明,模型在大规模简化后,该方法能较好地保持模型的几何特征.     

基于邻域相似性的三角网格光顺算法

为了提高三角网格模型的质量,满足模型后续处理的要求,提出了一种基于邻域相似性的网格光顺算法。类比图像像素的灰度值,首先构造顶点的双边滤波微分算子,作为其几何灰度值;然后计算顶点邻域之间的相似性,作为顶点几何灰度值的权值,并对顶点的邻域顶点的几何灰度值进行加权平均,得到该顶点的最终几何灰度值;最后将顶点沿着其法矢量方向移动几何灰度值大小的距离,得到光顺后的三角网格模型。实验证明,该算法在光顺模型的同时有效地保持了网格的几何特征。     

一种基于带噪声的三角网格模型的光顺算法

为了去除三角网格模型中的噪声,提出了一种基于均值漂移的特征保持的网格光顺算法。该方法在对模型中的三角形的法向量进行滤波的基础上鲁棒地计算了顶点的法向量,利用均值漂移方法自适应地聚类出顶点的邻域。结合顶点间几何特征的相似性,将改进后的双边滤波算子应用于顶点的位置更新,从而完成模型的光顺。实验结果证明了网格光顺算法的有效性。利用这种网格算法,可以达到光顺带噪声的三角网格模型的目的,并在光顺的同时,有效地保持了模型中原有的特征。     

一种基于渐变物理属性的三角网格简化方法

三角网络简化方法的提出是为了能够在保证一定精度的同时尽可能地降低数据规模,然而现有的三角简化算法均只考虑了几何属性,因此在对过渡状态进行三角简化时无法根据物理属性的渐变给出相应的简化原则。该文利用过渡率来表征物理属性的渐变特性,定义ＴＨ距离作为误差阈值的估计,运用基于临界点与过渡率邻近点的环分裂算法对顶点影响域进行重新三角化,较好地在简化网格规模的同时保持了渐变物理属性的原有特征细节。文后给出的过     

边界特征保持的网格模型分级二次误差简化算法

在参考张量投票理论的基础上,结合二次误差简化算法,提出一种边界特征保持的几何网格模型分级二次误差简化算法.首先根据张量投票理论对三角网格顶点进行面点、边点、角点类型分类;然后对各边对按照二次误差简化算法进行边折叠代价计算;再将分类顶点按照设定的等级权重加入边对折叠代价中,从而保证渐进式简化过程中能够对顶点进行分级简化.实验结果表明,该算法不但能实现渐进简化,而且能按需保留模型的整体特征和细节特征.     

虚拟环境中多细节层次模型自动生成算法

虚拟环境是限时计算和限时图形绘制技术的典型应用．本文对用于限时图形绘制的多细节层次模型表示进行研究，提出了基于三角形网格简化的多细节层次模型自动生成算法．该算法多次遍历现有三角形网格模型的每一个顶点，使用局部几何和拓扑特征移去满足简化标准的顶点，对移去顶点后产生的多边形区域进行局部三角化．多次执行上述过程，结果形成不同细节层次的三角形网格模型．文中给出的实例说明了该算法的有效性．     

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.     

三角网格顶点重要度的自适应Loop细分算法

提出了一种新的自适应细分算法,在顶点的1-邻域内,用与顶点相连较长三条边的端点构成的平面去替代其平均平面,将顶点到其平均平面的距离作为判断顶点重要度的标准,对三角网格进行自适应细分。由于原始三角面片的高密度和形状相似性,以点面距离为细分尺度所产生的误差,可被限制在一个体元之内,与反复修正顶点法矢算法相比,该算法大大减少了计算量。实验结果表明,所提方法在三角网格细分过程中,简化了数据模型,提高了处理速度。     

基于隐函数插值的连续多分辨率模型

提出了一种基于变分隐函数插值的连续多分辨率模型生成算法,通过递归地删除网格模型中的边得到连续的简化模型.算法采用变分隐函数插值的方法对网格模型分区域插值,生成原始模型的区域插值隐函数曲面,并以对应隐函数曲面上的采样点作为边折叠的目标点.算法建立了可调加权控制函数来控制边的简化顺序.在模型简化过程中,可通过交互调节控制函数的权值执行不同的简化原则,使得重要度低的边优先删除.此外,通过建立独立集,避免了模型的局部过度简化.实验结果表明,此算法能实现较理想的简化效果.     

基于视点的网格模型快速简化算法

在计算机图形学中，经常采用网格模型对物体和场景进行描述，而网格模型的大数据量成为实时绘制的瓶颈。因此，必须对网格模型进行简化，目前的简化算法，主要是以网格模型几何误差的最小化为准则，而忽略了模型的视觉特征。文章提出了一种基于视点的网格模型简化算法，其简化准则是视觉特征的最优化，利用视点相关，建立视点与网格精度的对应关系，对距离视点较近的部分采用较密网格，对距视点较远的部分采用稀疏网格。实验结果表明，该算法能够在保证高度真实感视觉效果的前提下，实现模型较大幅度的简化。     

基于细节迁移的快速外存模型简化方法

现有的快速外存模型简化方法一般是对模型进行近似均匀采样,无法根据细节分布对模型进行不同程度的简化,从而对于细节分布非均匀的模型失真较大.给出一种快速的外存模型简化方法,用于对无法一次装入内存的大型几何模型进行简化,大大改善了细节分布非均匀的模型的简化结果.该方法首先均匀采样,对外存模型快速生成初始简化模型,生成的同时计算原模型特征的统计信息,然后依此对初始简化模型进行细节迁移和局部精细采样.该方法在保持近似线性处理速度的同时,大大提高了简化模型的质量,所需的内存空间也非常小.     

Reducing complexity in polygonal meshes with view-based saliency

Salient features in 3D meshes such as small high-curvature details in the middle of largely flat regions are easily ignored by most mesh simplification methods. Nevertheless, these features can be perceived by human observers as perceptually important in CAD models. Recently, mesh saliency has been introduced to identify those visually interesting regions. In this paper, we apply view-based mesh saliency to a purely visual method for surface simplification from two approaches. In the first one, we propose a new simplification error metric that considers polygonal saliency. In the second approach, we use viewpoint saliency as a weighting factor of the quality of a viewpoint in the simplification algorithm. Our results show that saliency can improve the preservation of small but visually significant surfaces even in visual algorithms for surface simplification. However, this comes at a price, because logically some other low-saliency regions in the mesh are simplified further.     

防止纹理扭曲的模型简化算法

文章分析了多边形模型简化过程中纹理扭曲的产生原因,指出纹理扭曲是由于简化导致模型表面几何方向变化和纹理方向变化不一致造成的,并据此提出了一个根据几何和纹理方向变化来度量纹理扭曲的简化算法。该算法可以有效防止简化模型上纹理扭曲的发生,自动快速生成在几何和纹理特征上都保持得较好的简化模型。     

复杂模型的视点依赖简化算法

为了达到在虚拟环境的漫游系统中对复杂模型进行实时绘制的目的，通常采用多层次细节模型来解决这一问题，给出一种即与视点相关又无须对原来的复杂模型进行预处理的网格简化算法，该算法采用精细(refinement)法．每次绘制前都从最粗糙的模型开始，根据视点位置、视方向和模型的每个部分产生的误差，对影响视觉效果大的部分进行细分(subdivision)，逐步产生可显示的模型，实验表明，本文提出的网格简化算法能在对视觉效果影响不大的前提下大大降低需要绘制的三角形数量。     

基于强制约束的非均匀网格简化算法

在工程中通常采用三角形网格描述几何物体,但是网格模型的大数据量成为后续处理的瓶颈,因此三角形网格模型的简化成为了多个领域中的研究热点。文章针对逆向工程中的特殊简化要求,提出了一种强制约束下的非均匀网格简化算法。对于工程应用实例的简化计算,可以得到与原始网格拓扑一致的非均匀简化网格,表明了所提出简化算法的有效性。     

一种基于块和视点相关的大范围地形简化方法与实现

文章简要总结了LOD进行地形简化的一般方法,介绍了一种通过稀疏采样技术实现LOD自动生成的算法。结合DEM均匀网格模型,以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位,同时考虑了视点视向相关因素的影响,建立了多LOD数据结构保存各层模型,大大降低了大范围地景的复杂度和计算量,有效地简化了地表模型的绘制,提高了地景生成效率。该方法通过VisualC++6.0和OpenGL编程实现了一个三维的复杂地景生成系统,进一步验证了算法的有效性。     

基于渐进网格的复杂模型简化算法

在某些应用领域中,常会遇到一些较为复杂的模型。处理这些模型时,在显示、硬件需求等方面会遇到些困难。为了缓解这些困难,阐述了一种基于渐进网格的简化方法。经过多分辨率分解之后,复杂模型被表示为一个低分辨率网格,同时记录下相关的细节。通过该方法,可以很好地简化复杂模型以满足用户的需求并且效率也能被提高。     

高度场数据模型的分步式快速简化方法及应用

在分析现有的基于显示效果保持的模型简化方法后，提出一种新的分步式快速简化方法.通过采用层次四叉树结构对高度场数据模型进行表达，将基于物理特性的简化过程与基于显示效果的细节控制过程相区分，在预处理中根据物理特性生成中间简化结果：实时显示时根据显示效果对中间结果进行局部细节的调整，从而能够在基于显示效果进行简化的同时满足快速交互可视化的要求。应用实例表明该方法是高效、可行的。