虛擬現(xiàn)實(shí)中三維復(fù)雜模型簡(jiǎn)化技術(shù)研究.pdf

1、模型簡(jiǎn)化是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)核心內(nèi)容，主要研究在計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)環(huán)境中對(duì)模型的表示、設(shè)計(jì)和顯示。它在處理中需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，并且消耗大量的計(jì)算機(jī)資源。而且，由于計(jì)算機(jī)圖形顯示對(duì)于真實(shí)性、實(shí)時(shí)性和交互性要求日益增強(qiáng)，圖形工業(yè)邁向一體化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化步伐也不斷加快，尋求快速的模型簡(jiǎn)化技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。 以幾何元素刪除實(shí)現(xiàn)模型的簡(jiǎn)化是多細(xì)節(jié)層次模型自動(dòng)生成的常用方法。但由于復(fù)雜模型龐大的數(shù)據(jù)量以及模型簡(jiǎn)化復(fù)雜的計(jì)算，使

2、得以往的LOD模型生成方法只能預(yù)先產(chǎn)生多個(gè)離散的簡(jiǎn)化模型，從而引起實(shí)時(shí)繪制時(shí)圖形畫(huà)面的跳躍。為解決這個(gè)問(wèn)題，人們相繼提出了漸進(jìn)網(wǎng)格模型概念以及三維復(fù)雜模型的實(shí)時(shí)連續(xù)的多分辨率繪制技術(shù)。這種模型簡(jiǎn)化方法在快速生成模型和實(shí)時(shí)顯示方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。本文提出一種新穎的基于包絡(luò)和三角形折疊的漸進(jìn)網(wǎng)格生成方法和表示形式。在模型簡(jiǎn)化的整體效果方面，算法使用包絡(luò)來(lái)控制模型簡(jiǎn)化的全局誤差，保證了簡(jiǎn)化的整體特征。在生成包絡(luò)時(shí)，本文提出了一種改進(jìn)的方法來(lái)代

3、替通用的數(shù)值計(jì)算方法，以提高包絡(luò)的生成效率。在模型簡(jiǎn)化的局部效果方面，本文提出了三角形折疊和誤差矩陣來(lái)共同控制模型簡(jiǎn)化的局部誤差的方法，簡(jiǎn)化的速度比通常的邊折疊方法和頂點(diǎn)刪除方法更快，對(duì)簡(jiǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的空洞的三角化效果更好，使模型的局部特征得到很好的保持。在誤差矩陣的設(shè)計(jì)中，算法能方便地加入顏色、紋理等屬性因子，能保證在簡(jiǎn)化過(guò)程中模型的顏色、紋理等屬性不失真。在簡(jiǎn)化過(guò)程中算法記錄下整個(gè)模型簡(jiǎn)化過(guò)程中三角形刪除的信息，并利用三角形刪除與模

4、型面片個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立起漸進(jìn)網(wǎng)格的表示形式。利用這種漸進(jìn)網(wǎng)格表示形式我們實(shí)現(xiàn)了三維復(fù)雜模型的實(shí)時(shí)連續(xù)多分辨率繪制。該算法既能用于生成離散的LOD模型，又能用于生成連續(xù)的漸進(jìn)網(wǎng)格。本算法的一個(gè)重要特點(diǎn)是可以根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)參數(shù)產(chǎn)生連續(xù)的多分辨率近似模型，使得被繪制的三角網(wǎng)格模型的面片數(shù)目隨視點(diǎn)的位置改變而產(chǎn)生連續(xù)的變化。 本文對(duì)下一步的工作進(jìn)行了分析并且考慮從性能的優(yōu)化等方面作進(jìn)一步的改進(jìn)。本文的成果對(duì)工業(yè)產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)