网格的渐进几何压缩

提出一种渐进几何压缩算法.通过对简化算法的改进,网格模型由基网格及多组顶点分裂操作序列表达.当从一层网格向下一层精网格细化时,该组顶点分裂操作序列中的分裂操作顺序是任意的.因此,改进的渐进网格表示可改变每组顶点分裂操作的排序,实现高效率编码.设计了Laplacian几何预测器,通过相邻顶点来预测新增顶点位置,并对位置校正值进行量化及Huffman编码.实验结果表明,该算法可获得高压缩比,适合几何模型的网络渐进传输.     

基于逆3 细分的渐进网格生成算法研究

提出一种基于逆3 细分的渐进网格生成算法,用于解决图形的快速传输和显示问 题。算法的基本思路是：将细密网格通过边折叠操作得到简化网格,以细分极限点逼近原始网 格为准则进行网格调整,采用3 细分得到高密度网格,调整后进行逆3 细分,即逐层次删除 部分顶点,生成用于重构渐进网格模型的基网格,并记录每层删除顶点在采用本层表示时相对 于细分计算位置的几何调整量。3 细分过程中三角片数量增长速度较慢,采用逆3 细分利于 生成多层次的渐进网格,经实例验证,逆3 细分生成渐进网格的效果能满足快速、多分辨率显 示要求。     

边界简化与多目标优化相结合的高质量四边形网格生成

目的 高质量四边形网格生成是计算机辅助设计、等几何分析与图形学领域中一个富有挑战性的重要问题。针对这一问题,提出一种基于边界简化与多目标优化的高质量四边形网格生成新框架。方法 首先针对亏格非零的平面区域,提出一种将多连通区域转化为单连通区域的方法,可生成高质量的插入边界;其次,提出"可简化角度"和"可简化面积比率"两个阈值概念,从顶点夹角和顶点三角形面积入手,将给定的多边形边界简化为粗糙多边形;然后对边界简化得到的粗糙多边形进行子域分解,并确定每个子域内的网格顶点连接信息;最后提出四边形网格的均匀性和正交性度量目标函数,并通过多目标非线性优化技术确定网格内部顶点的几何位置。结果 在同样的离散边界下,本文方法与现有方法所生成的四边网格相比,所生成的四边网格顶点和单元总数目较少,网格单元质量基本类似,计算时间成本大致相同,但奇异点数目可减少70% 80%,衡量网格单元质量的比例雅克比值等相关指标均有所提高。结论 本文所提出的四边形网格生成方法能够有效减少网格中的奇异点数目,并可生成具有良好光滑性、均匀性和正交性的高质量四边形网格,非常适用于工程分析和动画仿真。     

三维网格模型的球面分割几何压缩算法

首先对单位球面进行均匀分割,构造出规则球面网格,然后依次对球面网格点进行编号,用半径和球面网格点编号近似表示每个顶点的三维坐标.对这些编号排序后,用相邻编号的差值来表示球面网格点编号,实现了只用一个浮点数和一个网格点编号差值来表示一个顶点的3个坐标值.浮点数表示的半径可以量化为整数,进一步压缩存储空间.该算法的最大优点是与模型的拓扑性质无关,只需要利用模型的顶点坐标.实验结果显示,文中算法有较好的压缩效果,虽然该算法是针对三角面片网格来说明的,但是其基本思想也可以应用到其他形式的网格模型中.     

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.     

l1优化在网格去噪中的应用

目的 网格去噪是计算机图形学中的经典问题,而如何在去除噪声的同时保持网格的特征结构是这一研究方向所面临的最大挑战。方法 提出一种具有稀疏性的全局网格去噪方法,该方法源于信号处理理论中稀疏表示的基本思想,通过优化全局能量函数来去除网格模型的噪声,同时能够保持网格模型的特征结构。该方法共分为两个步骤,第1步为网格面法向量的滤波,首先建立全局优化模型,对噪声网格的面法向量进行滤波优化,其中引入l₁范数来保证解的稀疏性,使得优化后新的面法向量能够保持网格的特征结构;第2步为网格曲面的重建,根据第1步得到的新的面法向量,按照面法向量的定义,建立最小二乘意义下的网格顶点的重建模型,求解得到新的网格曲面。结果 由于该模型是全局方法,避免了现有滤波方法可能出现的不收敛等问题,能够取得比较满意的去噪效果。结论 大量实验结果表明,本文方法在去除噪声的同时,能较好地保持网格的特征结构,尤其对于CAD模型有很好的实验效果。     

一种生成渐进动画网格模型的改进算法

在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.     

复杂地质体中多值面的网格生成算法

针对现有的网格生成算法无法处理在自然界中大量存在的多值面地质现象，基于分割－归并方法，提出一种分裂－重构算法。在生成初始约束Delaunay三角形网格之后，遵循连续折线的正负区测试准则，对网格中的局部顶点进行分裂，重构相关的三角形的点、边以及三角形的拓扑关系。实验表明，该算法能够有效地生成多值面的网格。     

一种面向移动3D图形的几何简化方法

移动3D图形计算是无线网络和图形学高速发展产生的新研究领域.由于无线网络带宽和移动终端设备显示分辨率的限制,需要将3D图形进行分解压缩,依据不同的分辨率进行内容转码.提出了一种基于改进Loop细分的几何模型简化算法.一个稠密的几何网格通过反复操作3个步骤:顶点分裂、奇点预测和重新三角化,生成由稀疏的基网格和一系列偏移量组成的渐进网格.在奇点预测过程中,将改进Loop细分模板作为预测器.由于Loop细分相关联的顶点数目少,提高了几何模型简化和重建的速度.渐进网格易于在无线网络上渐进传输,并可在移动终端上无损重建3D图形.实验表明,算法简单、效率高,适用于移动环境下3D图形的应用.     

基于逆3~(1/2)细分的渐进网格生成算法研究

提出一种基于逆3~(1/2)细分的渐进网格生成算法,用于解决图形的快速传输和显示问题。算法的基本思路是:将细密网格通过边折叠操作得到简化网格,以细分极限点逼近原始网格为准则进行网格调整,采用3~(1/2)细分得到高密度网格,调整后进行逆3~(1/2)细分,即逐层次删除部分顶点,生成用于重构渐进网格模型的基网格,并记录每层删除顶点在采用本层表示时相对于细分计算位置的几何调整量。3~(1/2)细分过程中三角片数量增长速度较慢,采用逆3~(1/2)细分利于生成多层次的渐进网格,经实例验证,逆3~(1/2)细分生成渐进网格的效果能满足快速、多分辨率显示要求。     

基于邻域预测的三角形网格几何信息压缩

在现有的代表性三角形网格压缩方法中,先采用一定的网格遍历方法来压缩连接信息,同时用遍历路径上的相邻顶点来对每个顶点的几何坐标进行平行四边形预测,以压缩几何信息。它们的主要缺点是平行四边形预测不太准确,且受到所采用的遍历方法的制约。文章提出一种新的几何信息压缩方法。编码时,对每个顶点的几何坐标,采用比平行四边形预测更为准确、且与遍历方法无关的邻域预测。解码时,采用预处理共轭梯度法,联立求解所有顶点的预测公式组成的稀疏线性方程组,同时求出所有顶点的坐标。文章采用渐进解码方法来减少求解稀疏线性方程组时,用户的等待时间。     

细分曲面拟合的局部渐进插值方法

逼近型细分方法生成的细分曲面其品质要优于插值型细分方法生成的细分曲面.然而,逼近型细分方法生成的细分曲面不能插值于初始控制网格顶点.为使逼近型细分曲面具有插值能力,一般通过求解全局线性方程组,使其插值于网格顶点.当网格顶点较多时,求解线性方程组的计算量很大,因此,难以处理稠密网格.与此不同,在不直接求解线性方程组的情况下,渐进插值方法通过迭代调整控制网格顶点,最终达到插值的效果.渐进插值方法可以处理稠密的任意拓扑网格,生成插值于初始网格顶点的光滑细分曲面.并且经证明,逼近型细分曲面渐进插值具有局部性质,也就是迭代调整初始网格的若干控制顶点,且保持剩余顶点不变,最终生成的极限细分曲面仍插值于初始网格中被调整的那些顶点.这种局部渐进插值性质给形状控制带来了更多的灵活性,并且使得自适应拟合成为可能.实验结果验证了局部渐进插值的形状控制以及自适应拟合能力.     

保特征的单幅图像三维网格重建EI北大核心CSCD

针对图像重建三维物体方法中存在无法保持物体尖锐特征的问题,基于深度神经网络,对输入单幅图像提出一种有效的保特征三维网格生成方法.对单幅输入图像使用VGG-16提取图像特征,并特别设计了图像边缘检测层获取物体的尖锐特征;将三维网格(初始为椭球)的顶点投影到特征图和边缘检测图上,以获得顶点局部特征,并判断其是否为尖锐特征点;然后,将局部特征和顶点位置串联输入到改进的图卷积神经网络(graph convolutional neural network, GCNN),对于非尖锐特征点采用普通GCNN,对于检测到的尖锐特征点采用0邻域图卷积神经网络(0-neighborhood GCNN, 0N-GCNN),以期其尽量不被邻域顶点过度光滑;GCNN的输出预测了顶点的新位置和三维特征;最后,对网格的顶点及特征用Loop细分上采样.执行3次上述变形(二维特征投影、尖锐特征检测、GCNN变形、上采样)后,初始椭球最终变形为输入图像中物体模样.实验使用ShapeNet数据集,在PyTorch框架下实现,从定性和定量两方面与现有方法进行了比较.实验结果表明,在Chamfer距离和F-score两类定量指标上均优于大部分现有方法,而Chamfer距离和F-score(2τ)的均值表现为最优.视觉比较也表明,文中方法可有效地提升特征保持性能.     

非封闭曲面的海量空间数据点四边形网格生成算法

从数据模型的任意一点开始选择一个初始的四边形网格单元,采用动态边界边扩展的方法在三维空间直接进行四边形网格划分;在网格划分过程中实现了边界冲突检测、网格顶点优化处理、网格边界处理和网格综合优化.最后给出了网格生成实例.实验结果表明:该算法生成的网格质量较好,运行速度较快.     

采用渐进网格方法简化网格的使用及其实现

渐进网格表示方法，是一种新的网格储存以及网格数据传送的方法。这种有效的、无损耗的表示方法能够解决图形学中一些实际的问题：渐进传送、网格压缩、以及层次细节只存在有限个模型的问题。本文介绍了DirectX3D中如何进行采用渐进优化网格的方法。     

一种基于视点的LOD生成方法

总结LOD自动生成的一般算法，结合渐进网格模型与实际视觉效果中视点位置和角度对场景细节程度的影响，以与视点相关的因子作为简化标准，根据视点的参数对二叉顶点树的节点进行合并或展开调整模型个部分的细节层次。简化过程采用渐进网格结构，建立了多层次LOD数据模型，有效的简化了地形模型的绘制，提高了生成效率，使得生成的三维地形有较高的可视性和真实感。     

多源多目标扫掠体的全六面体网格自动生成算法

为实现多源多目标扫掠体六面体网格生成,提出针对该类形体的全六面体网格自动生成算法.该算法结合虚面和虚拟分解算法,将多源多目标扫掠体自动分解为多个多源扫掠子体;再采用多源扫掠网格生成方法生成各子体网格,整体网格则由各子体网格自动组合而成.文中给出了完整的虚拟分解算法,在虚拟分解流程中的"压印"环节利用改进的边界约束Delaunay三角化方法统一处理各类情形,避免了传统算法复杂的分类讨论.最后给出多个网格实例及其网格质量数据,验证了文中算法的实用性.     

优化变形能的平面多边形同构剖分

平面多边形间的同构三角剖分是平面形状渐进过渡与插值的基础,降低对应三角形的变形程度是获得高质量应用的关键.文中提出一种基于变形能优化的2个平面多边形的同构剖分算法,其中包含同构剖分生成和变形能最小化2个模块.首先根据用户指定的对应特征点对多边形进行顶点重采样,得到顶点一一对应的2个多边形;然后利用带约束的Delaunay剖分对其中的一个多边形进行三角化,得到源网格;再用重心坐标将源网格的内部顶点嵌入到另一个多边形得到同构剖分(目标网格);最后逐一检查三角形的变形能,对源网格中变形能超过阈值的三角形进行细分,用同构剖分模块生成新的目标网格.实验及数据统计分析表明,该算法可以得到较好的同构三角剖分,提升网格质量,并能很好地避免纹理细节失真.     

采用半边编码的三角网格拓扑数据结构

为了更紧凑地表示三角网格的几何和拓扑信息,充分利用三角网格中的面、顶点和半边之间的语义关系和隐含信息,提出一个采用半边编码的三角网格拓扑数据结构.首先建立以顶点序列表示的三角面对象,并存放在动态数组中;将半边表示为所属三角面在数组中的下标和顶点连线顺序隐式关系的二元组,并且编码为一个无符号长整型数;在顶点对象中设置外出半边属性,在三角面对象中设置相邻面的3个反向半边属性;通过对设置的半边信息进行解码,实现拓扑信息查询.基于该数据结构开展了STL三角网格数据的拓扑重建实验,在对内存空间需求、重建效率和拓扑信息处理能力等方面,与目前广泛使用的半边数据结构进行了比较,表明需求内存空间大为减少.     

高精度自适应的四边形网格重建

提出了海量数据点集的四边形网格重建算法。首先根据精度要求简化数据 点,按一定规则连接相邻的简化数据点生成多边形网格,对网格中高斯曲率较大的顶点进行 局部细分提高其精度,然后对多边形网格进行整体细分使其全部转化为四边形网格,最后分 裂度较大的顶点对其进行优化。实验结果表明,算法对拓扑结构较为复杂的海量数据点集的 四边形网格重建是行之有效的。