任意拓扑三角形网格的全局参数化

提出了一种零亏格的任意拓扑流形三角形网格自动全局参数化方法 .算法首先采用顶点对合并的网格简化方法构造一个网格的累进表示 ,在进行网格简化的同时 ,对被删除的顶点相对于顶点合并操作所得到的新顶点的邻域进行局部参数化 ,由此得到一个带局部参数化信息的累进网格 ;然后将网格简化所得到的基网格进行中心投影到一个单位球面上 ,并采用累进恢复的方法将删除的顶点按与删除时相反的顺序逐次添加回网格上来 ,所添加顶点的坐标不再是其删除前的坐标值 ,而是由局部参数化信息计算得到 ,并且保证是位于单位球面上的 .由此得到原始网格的单位球面参数化网格     

医学图像三维重建及实时性研究

使用VTK工具包和MC重建算法开发了一套医学影像三维重建系统,并着重对实时性进行研究。由于重建后图像数据的处理时间和存储代价与三角形网格中三角形数量成正比,过于复杂和细节化的网格会给图像数据的存储、传输、计算和实时绘制等带来负担,故采用了顶点合并的三角形网格简化方法来减少三角形数量。另外,网格存储中存在公共顶点的大量重复存储,故提出了三角形网格的哈希映射存储方法,消除了顶点的重复存储。     

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.     

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．     

体积平方度量下的特征保持网格简化方法

提出了一种基于体积平方度量的三角形折叠网格简化新方法.新方法通过极小化误差目标函数简化三角形网格.简化误差定义为三角形简化后产生的网格模型平方体积变化,并以三角形几何形状因子和法向因子作为约束.简化误差的表示形式为一个二次目标函数,因此,每次简化后三角形网格的新顶点是一个线性问题的解.与目前简化效率最好的QEM方法相比,新方法不增加算法复杂度.如果被简化的三角形是强特征三角形,则用其高斯曲率最大的顶点作为新顶点,以保持原始模型的细节特征;对于非强特征三角形,新顶点用极小化折叠误差确定.对于边界三角形,新顶点的位置由不同于内部三角形的方法进行计算,保持了网格的边界特征.最后用实例说明新方法的有效性.     

基于高斯曲率的三角网格模型简化的研究

针对三角网格模型简化中的相关问题进行了研究并设计出了相应的算法。三角网格的简化过程包括网格删除和网格重建两个过程。在网格的删除中,通过顶点的高斯曲率对其分类,如果三角形的三个顶点属于同一类,则对该三角形及其邻接三角形进行删除。在网格重建中,重点是新顶点的定位。首先,将新顶点定位在该三角形的重心上,然后,通过它的邻接点对其定位进行优化,最后,以两个实例进行探讨,实现对不同三角网格的验证,并以原始网格模型与简化后的网格模型进行对比说明本研究所得的简化网格模型即有效地实现了三角网格模型的简化,又保持了原有三角网格模型的基本特征,达到了令人满意的结果。     

基于简化和细分技术的三角形网格拓扑优化方法

由于采用自动生成技术得到的网格往往不能满足数值模拟和仿真的要求,为此基于网格简化和细分技术,提出一种简单、高效的三角形网格拓扑优化方法.首先根据边折叠简化算法对三角形网格进行简化,得到具有较好拓扑连接关系的粗网格;然后对简化后的粗网格进行细分,引入具有良好节点度的新节点;最后再进行简化,直到网格的节点数达到给定的阈值.实验结果表明,该方法可以很好地改善网格的拓扑连接关系,与网格修匀技术结合能够大幅度提高网格的质量.     

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。     

一种新的三维模型水印频域算法

从提高三维模型数字水印的鲁棒性和效率出发,提出一种新的频域水印算法。该算法利用网格拓扑结构,构建出目标顶点所处的局部几何空间,进而提取出适用于DCT变换的信息序列,修改频域系数嵌入水印;然后通过逆向DCT转回空域信号,修改目标顶点在局部几何空间中的位置得到含水印模型。算法实现简单,水印检测无需预处理,且能有效抵抗平移、旋转、缩放、剪切、网格简化等攻击。实验结果表明,该算法具有很好的鲁棒性、水印的不可感知性、水印检测高效准确的优势。     

基于边顶点重要度的网格简化算法及应用

基于三角形网格边折叠简化思想，提出一种基于边顶点重要度简化算法，采用一种改进的三角形网格数据结构，在预处理中利用二叉树对顶点重要度进行快速排序并记录三角形合并关系，得到所需分辨率下的近似网格模型。     

室内场景中包含平面的网格简化模型的构建

为了构建带有平面的网格简化模型模拟室内场景,提出了一种快速网格建模算法.首先通过基于热传导原理的平面提取算法,快速、鲁棒地从有噪声的网格中重建出水平和竖直方向的平面部分;然后使用QEM算法对网格进行简化处理,同时在简化过程中通过对连接条件的判断避免产生非流形边;最后对网格边界的顶点进行分类处理,保证平面网格与非平面网格公共边界拓扑连接的一致性.以TUM-RGBD数据集生成的网格模型为输入,与Guided Normal Filter等算法进行了对比,结果表明,文中算法可以重建出拓扑连接一致的带有平面的简化网格,重建速度基本满足实时交互的要求.     

支持STL数据源的网格曲面动态空间索引

针对STL文件格式存在网格顶点数据冗余以及缺乏面片邻接信息等缺陷,提出一种基于多维动态空间索引的显式曲面拓扑重建算法,在消除网格顶点数据复本的过程中逐步构建网格曲面顶点的KD树,通过该索引提高顶点数据复本消除效率,并基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构,实现曲面拓扑结构的快速重建。最后,对6个不同规模的数据模型进行实验:与采用R^*-Tree、数组、散列表作为索引等方法相比,所提出的KD树与半边结构融合的动态空间索引在处理近百万面片的数据文件时,去除冗余顶点用时11.93 s,拓扑重建仅仅需要2.87 s,大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间,并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询,查询时间在1 ms之内,远小于对比算法所用时间。实验结果表明:所提算法能够提高网格曲面冗余顶点去除效率和拓扑重建效率,实现网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。     

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。     

一种新的三维模型水印频域算法

从提高三维模型数字水印的鲁棒性和效率出发．提出一种新的频域水印算法。该算法利用网格拓扑结构．构建出目标顶点所处的局部几何空间．进而提取出适用于DCT变换的信息序列,修改频域系数嵌入水印：然后通过逆向DCT转回空域信号,修改目标顶点在局部几何空间中的位置得到含水印模型。算法实现简单．水印检测无需预处理．且能有效抵抗平移、旋转、缩放、剪切、网格简化等攻击。实验结果表明,该算法具有很好的鲁棒性、水印的不可感知性、水印检测高效准确的优势。     

保持外形特征的网格简化算法

目前许多网格简化算法在大幅度减少算法简化时间的同时,忽略了模型简化后的仿真质量。为此提出一种基于外形特征保持的网格简化算法：依据顶点坍塌值由小到大的次序将顶点排入网格简化优先队列中;每次选择队首顶点向其折叠点合并,并且更新队列中受影响的顶点信息,再对队列重新排序。此算法数据结构存储简单,大规模简化后的模型仍然较好保持了原模型的视觉特征。     

可减少模型简化误差的边折叠简化算法及应用

基于三角形网格边折叠简化思想，提出一种基于边顶点重要度简化算法，简化算法能有效保持模型局部特征，减小简化模型和原始模型之间的误差；采用一种改进的三角形网格数据结构，利用二叉树对顶点重要度进行快速排序并记录三角形合并关系，得到所需分辨率下的近似网格模型。数据结构具有层次清楚、操作简单、可扩充性等特点，能有效支持多分辨率简化与快速可视化。     

基于顶点范数三维网格模型抗简化盲水印算法

为提高三维网格模型的数字水印对网格简化攻击的鲁棒性，提出一种基于顶点范数的三维网格模型抗简化盲水印算法。结合网格模型点与面的权重关系计算模型中心，利用中心计算顶点范数，根据水印长度建立顶点范数分组，在嵌入水印时，通过映射函数调整分组内顶点范数均值嵌入水印信息；在检测水印时，计算各集合内均值进行水印信息的盲检测。实验结果表明，该水印算法具有较好的透明性、鲁棒性以及简化攻击抵抗的能力，为三维网格模型的版权保护提供了有效技术支持。     

距离加权的二次误差测度多分辨率网格简化

为了有效显示复杂的三维物体网格模型,基于边折叠操作与二次误差测度,给出了建立与视点相关的多分辨率模型的网格简化算法.该方法引入了距离因子与三角形形态品质因子:网格顶点到视点的距离因子使得产生了与视点位置相关的符合观察需要的网格;三角形形态品质因子的引入,提高了简化后新生成的三角形的形态品质.同时,在构造候选边队列时,采取了邻域冻结办法,避免了对模型的某个部位过度简化与过大三角形的出现.实验结果表明,在保证效率的前提下,简化速度快,但显示并无明显失真,简化后的三角形形态品质较好.该算法适应于三角形网格模型的简化、优化及建立多分辨率细节模型.     

拓扑结构可变的动态多细节层次模型

研究多细节层次技术在虚拟环境中的广泛应用.提出了一种新的动态多细节层次结 构,这个结构不仅可以适用于多种不同的拓扑结构保持的网格简化方法,还适用于拓扑可变 的网格简化方法,可应用于任意网格模型.在此基础上还设计了一种基于拓扑结构可变的网 格简化算法;顶点合并.通过顶点合并和顶点分裂两个对偶操作,实现不同细节层次模型之间 的平滑转换,并能够自适应地改变模型的拓扑结构.     

利用几何求交实现三角网格模型快速体素化

为解决现有的三角网格模型体素化算法存在的体素寻找不全或者体素化效率不高的问题,提出一种快速的三角网格模型体素化算法.该算法分为表面体素化和内部体素化2个步骤:表面体素化使用几何求交方法快速寻找三角形与全部体素的相交多边形顶点,并将这些顶点和与三角形相交的体素一一对应,得到每一个三角形的相交体素,从而得到与三角网表面相交的全部体素;内部体素化使用同时填充内部和外部体素的扫描线种子填充算法,填充过程中使用变长队列,在保持算法的正确性和效率的同时大幅减小算法的空间复杂度.使用三角形数量较多的模型进行高分辨率体素化的实验结果表明,文中算法耗时短,在三角形数量较多时体素化效率显著提高.