三維網(wǎng)格模型球體逼近與四面體化算法研究.pdf

1、三維網(wǎng)格模型球體逼近和四面體化算法是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的基礎(chǔ)算法，可以為虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)中模型逼近、碰撞檢測(cè)、模型分割、有限元分析等預(yù)處理提供一種很好的解決方法，在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、游戲以及醫(yī)學(xué)可視化等領(lǐng)域都有著重要應(yīng)用。
　　現(xiàn)行研究中，球體逼近方法存在球體單元數(shù)目過(guò)多、緊密性較差等問(wèn)題:四面體化方法存在四面體數(shù)目過(guò)多、單元質(zhì)量不理想等問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)物體間的快速碰撞檢測(cè)和有限元分析，本文分別提出新的三維網(wǎng)格模型球體逼近算法和四面體化算法。

2、具體內(nèi)容如下:
　　(1)綜合介紹了三維網(wǎng)格模型球體逼近和四面體化算法的研究背景和研究現(xiàn)狀，總結(jié)了算法的一些基礎(chǔ)技術(shù)。
　　(2)提出了三維網(wǎng)格模型的球體逼近算法，首先在三維模型體素化基礎(chǔ)上構(gòu)建了模型的內(nèi)部球逼近，以改進(jìn)內(nèi)部球數(shù)目和球體連續(xù)性效果;在體素分辨率較低時(shí)，對(duì)邊界體素細(xì)分，提高球體逼近效果;接著通過(guò)基于測(cè)地距離的改進(jìn)計(jì)算對(duì)內(nèi)部球進(jìn)行聚類，得到有意義的分類結(jié)果，可用于模型內(nèi)部球的層次結(jié)構(gòu)樹(shù)構(gòu)造和模型語(yǔ)義分割等。

3、>　　(3)提出了三維網(wǎng)格模型的四面體化算法，首先使用三維模型主成分分析進(jìn)行預(yù)處理，優(yōu)化模型的初始位置;然后用體心立方構(gòu)建初始四面體，通過(guò)計(jì)算得到體心節(jié)點(diǎn)的符號(hào)后對(duì)初始四面體的邊和模型求交得到切點(diǎn):接著結(jié)合拉普拉斯坐標(biāo)對(duì)切點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，可以保持模型的局部特征:最后使用基于網(wǎng)格質(zhì)量的密度能量誤差函數(shù)優(yōu)化了四面體網(wǎng)格的質(zhì)量。
　　(4)本文使用VC++結(jié)合MFC以及OpenGL圖形庫(kù)來(lái)進(jìn)行算法的仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的算法是可行