基于視覺感知的模型簡化算法研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著三維模型數(shù)據(jù)越來越龐大和復雜，使得圖形繪制系統(tǒng)和網(wǎng)絡傳輸?shù)膲毫υ絹碓酱?。為了能更好的顯示和傳輸模型數(shù)據(jù)，需要對模型進行簡化，刪除對模型顯示貢獻不大或者對模型所描述的對象影響較小的圖形元素，以此來達到加速繪制和降低網(wǎng)絡負載的目的。傳統(tǒng)的模型簡化算法所考慮的簡化依據(jù)主要是幾何特征(曲率、邊長等)，通過計算圖形元素幾何特征值來確定圖形元素的重要性進而確定簡化的順序。 本文首先根據(jù)Garland原始的二次誤差簡化算法提出了一個基于邊

2、收縮的快速的網(wǎng)格簡化算法，該算法屬于利用幾何特征進行模型簡化的算法，但它提高了模型簡化的效率，適于實時應用。從人類視覺的生理角度考慮，即使幾何特性相同的模型區(qū)域，由于光照、紋理、顏色等特征的不同，它們所產(chǎn)生的視覺刺激也是有所差別的。本課題在傳統(tǒng)算法的基礎上，引入了視覺感知因素，提出了一種基于視覺感知的模型簡化算法，并且結合視覺感知因素和顯示質(zhì)量度量模型提出了一種細節(jié)層次控制方法。首先對一些虛擬場景中基本的視覺感知因素進行了較為詳細的分析

3、，包括線框分辨率、紋理、距離、光照、顏色和亮度，通過對這些視覺因素的分析，得到了如何從模型中提取和度量這些信息的方法。然后把它們作為標量場信息引入到了Garland的任意維度的二次誤差模型簡化度量公式中，得到了新的基于視覺感知因素的誤差度量公式。為了能夠根據(jù)人類視覺感知特性來確定模型簡化過程的結束條件，本文根據(jù)視覺感知因素得到一個細節(jié)層次控制參數(shù)，通過把這個參數(shù)與顯示質(zhì)量度量模型的結合得到了基于視覺感知的細節(jié)層次控制的方法。通過新的模型

4、簡化算法和細節(jié)層次控制方法，使模型的簡化結果更符合人類的視覺特征，達到更好的視覺效果。 本文利用公用的三維網(wǎng)格模型進行了有關實驗，通過比較傳統(tǒng)簡化算法和基于視覺感知的簡化算法的簡化結果，發(fā)現(xiàn)引入視覺感知因素后，在模型的視覺特征區(qū)域可以保留較高的細節(jié)信息，在其他區(qū)域則可以簡化掉更多冗余的圖形元素。并且通過基于視覺的細節(jié)層次控制方法來約束模型簡化過程，可以使得細節(jié)層次的選擇更加符合人類的視覺習慣和適應虛擬場景的狀態(tài)要求。最后本文通過