三維網格模型簡化算法研究.pdf

1、隨著計算機圖形學的發(fā)展以及計算機性能的提高，三維模型已成為繼聲音、圖像、視頻之后的第四種多媒體數據類型，在虛擬現實、動畫游戲、生產制造等領域得到了廣泛地使用和研究。三維數據采集和建模技術的飛速發(fā)展使三維模型的精度越來越高，數據量也隨之飛速增長，給計算機的繪制、傳輸、編輯等系統都帶來了巨人的壓力。解決這些問題的一個途徑就是對三維模型進行簡化和多分辨率建模。由于三角形網格在三維模型的繪制和自由曲面的表示方面有其他方法不可比擬的優(yōu)勢，所以幾何

2、壓縮的研究重點集中在二角形網格模型。所謂多邊形網格(或簡稱為網格)就是一組多邊形或“面”的集合，這些多邊形共同構成了一個物體的表面。特別地，全部由三角形組成的多邊形網格稱為三角網格。 國內外對網格模型的研究已取得了一系列成果：Lounsbery等提出基于小波分解理論的網格簡化方法：Rossignac等提山了基于頂點聚類的網格簡化方法；Schroeder等提出了基于頂點刪除的網格簡化方法；Hoppe等提出了基于邊收縮的網格簡化方法

3、。近年來，也出現了一些針對模型特征的處理方法：Okuda提山了結合幾何、紋理的遞進編碼方法；Fahn則利用二次誤差提出了保留三角面片顏色和邊界邊的方法。 我們可以看出，現有的三維網格簡化算法存在以下兩個問題：(1)現有的網格簡化算法大多只考慮了模型的幾何、拓撲信息平和顏色、紋理等屬性，沒有考慮模型的封閉性問題。(2)在三維網格的實際應用中，用戶可能只對網格的部分區(qū)域感興趣，并希望該區(qū)域有較高的分辨率，而其它區(qū)域只要達到基本的視覺

4、要求即可。但現有的網格簡化算法對用戶興趣域和非用戶興趣域是同等對待的，不能滿足用戶興趣域高分辨率的顯示要求。 針對以上問題，本文首先探討了如何設計一種簡單、有效的三維網格簡化算法，它在保持模型幾何封閉性的同時為原始模型生成了連續(xù)、多分辨率的模型文件。而后，針對用戶只對網格部分區(qū)域感興趣的情況，本文義提出了一種基于用戶興趣域的三維網絡簡化算法。 本文主要有以下兩個創(chuàng)新點： (1)設計了一種基于頻度中心理論的三維模型

5、簡化算法，它利用頻度中心理論為三角網格中的每一條邊計算權值，并通過比較邊權的大小來確定邊收縮操作的順序。實驗證明該算法能在模型的簡化過程中有效地避免孤立面的產生，同時保證模型的逼真度。 (2)提出了一種基于用戶興趣域的三維模型簡化算法，它利用ROI編碼思想，通過對三維網格的用戶興趣域建立ROI掩模，將原始網格劃分為為用戶興趣域和非用戶興趣域。在簡化過稚中，盡量避免用戶興趣域的邊收縮，從而對用戶興趣域保持較高的分辨率。實驗證明，該