基于STL三角网格模型简化的研究

针对STL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,根据设定的三角形的权重阚值选择删除被删除的三角形区域.在网格重建中,任意选择重建区域的一个顶点,通过渐进收缩的方式,将新生成的三角形边构造一个平衡二叉树,再以三角网格的适应度和平滑度为依据,找出所有二又树中最佳的分支,使重建的三角网格最优化.对两个实例进行探讨,实现对不同STL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,表明研究所得的简化网格模型既有效地实现了STL网格模型的简化,又保持了原有STL网格模型的基本特征,达到令人满意的结果.     

基于频度中心理论的三维模型简化方法

针对三维模型传输技术中的模型简化问题,以边收缩算法思想为基础,应用网络节点频度中心理论(Degree Centrality),提出并实现了一种保持几何封闭性的模型简化方法.该方法能在保证简化模型逼真度的同时较好地保持模型的几何封闭性,避免孤立面的产生,并且生成了渐进网格文件,为模型提供了连续多分辨率的模型重建.实验证明了该方法的有效性.     

基于变形距离分析的多分辨率动画模型生成

在计算机图形学中,关于网格简化的方法已有很多,但绝大多数都是针对静态网格进行的,对于动画变形网格的简化工作还很少.提出了一种基于变形距离的动态表面多分辨率模型生成方法.基于重复边收缩操作来对模型进行简化,使用变形距离来度量三角形面片在整个变形序列的变形程度,将此权值考虑到累加的边折叠代价中,可以有效地保持一些形变较大区域的细节特征.在此基础上,提出了一种在动画模型序列上的网格优化算法,在调整三角形形状的同时,提高了动态模型输出的时间一致性,减小了相邻帧之间的视觉跳变.实验结果证明该方法具有较高的效率,易于实现,并且可以输出任意分辨率的高质量简化模型序列.     

保持视觉外观特征的网格简化

针对附有纹理属性的网格模型,提出并实现了一种保持模型基本外观和形状特征的多分辨率网格简化算法.采用半边折叠操作,综合考虑了网格模型半边的几何重要性和纹理属性重要性,将其作为各半边的折叠代价来确定模型中所有边的折叠顺序.预先对网格模型中的边界边和纹理边进行标记,并在简化过程中进行加权处理.实验结果表明,即使在急剧的模型简化后,该方法仍能很好地保持原有模型的视觉外观和形状特征.     

一种生成渐进动画网格模型的改进算法

在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.     

边界特征保持的网格模型分级二次误差简化算法

在参考张量投票理论的基础上,结合二次误差简化算法,提出一种边界特征保持的几何网格模型分级二次误差简化算法.首先根据张量投票理论对三角网格顶点进行面点、边点、角点类型分类;然后对各边对按照二次误差简化算法进行边折叠代价计算;再将分类顶点按照设定的等级权重加入边对折叠代价中,从而保证渐进式简化过程中能够对顶点进行分级简化.实验结果表明,该算法不但能实现渐进简化,而且能按需保留模型的整体特征和细节特征.     

基于隐函数插值的连续多分辨率模型

提出了一种基于变分隐函数插值的连续多分辨率模型生成算法,通过递归地删除网格模型中的边得到连续的简化模型.算法采用变分隐函数插值的方法对网格模型分区域插值,生成原始模型的区域插值隐函数曲面,并以对应隐函数曲面上的采样点作为边折叠的目标点.算法建立了可调加权控制函数来控制边的简化顺序.在模型简化过程中,可通过交互调节控制函数的权值执行不同的简化原则,使得重要度低的边优先删除.此外,通过建立独立集,避免了模型的局部过度简化.实验结果表明,此算法能实现较理想的简化效果.     

网格的渐进几何压缩

提出一种渐进几何压缩算法.通过对简化算法的改进,网格模型由基网格及多组顶点分裂操作序列表达.当从一层网格向下一层精网格细化时,该组顶点分裂操作序列中的分裂操作顺序是任意的.因此,改进的渐进网格表示可改变每组顶点分裂操作的排序,实现高效率编码.设计了Laplacian几何预测器,通过相邻顶点来预测新增顶点位置,并对位置校正值进行量化及Huffman编码.实验结果表明,该算法可获得高压缩比,适合几何模型的网络渐进传输.     

基于边优化的三角网格简化算法

在渐进网格算法的基础上,提出一种新的基于边优化的三角网格简化算法。在该方法重建出的多分辨率模型表面上,模型的细节层次呈连续分布,并且能跟随视点位置的变化发生动态变化。实验结果表明,该算法运算速度快,显示效果较好,能有效支持细节层次模型的表示。     

基于二次误差度量的大型网格模型简化算法

针对传统网格模型简化算法无法处理尺寸大于内存容量的网格模型的问题,提出一种改进的基于二次误差度量的大型网格简化算法.在经典二次误差度量(quadric error metric,QEM)算法的基础上,改进算法引入顶点法向量夹角与边长作为权值,以及基于八叉树的模型划分策略.实验结果表明,该算法能够完成大型网格模型的简化,并且在简化过程中很好地保持了原模型的细节特征.     

一种快速的可逆累进网格算法

在分析已有累进网格生成算法的基础上,构造了一种新的网格简化信息记录表示法,并提出一种基于“边折叠”网格简化方法的累进网格生成算法。此算法不仅消除了累进网格技术中的二义性,而且能够较大地提高累进网格的运算速度。     

基于PM算法的网格简化改进算法

针对传统网格简化算法在对边界顶点和边界边、累进网格二义性以及网格拓扑关系有效保持等的处理所存在的不足进行了相应的改进,改进的网格简化算法能有效保持网格模型的形体特征,消除累进网格的二义性,提高网格简化质量。针对折叠误差进行排序问题,采用最小堆算法,提高算法的时间效率。实验结果表明,该算法能产生高质量的网格,具有较高的执行效率。     

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。     

基于代价函数三角网格模型动态简化的研究

模型简化是解决复杂三维模型存储、传输、实时绘制与硬件处理能力的局限性之间矛盾的主要方法。介绍了三角网格模型简化相关技术和算法。目前基于边折叠的三角网格模型简化算法边折叠计算复杂,没有有效进行动态简化,结合Garland的二次误差度量算法和Hoppe的累进网格算法,提出了基于代价函数的三角网格模型动态简化算法。     

渐进网格及其在移动计算中的应用

在移动计算中,3维图形通常是由几何造型的网格来表示。为了解决移动图形的存储、传输和显示问题,提出了一种基于逆细分的构建渐进网格的算法,给出了渐进网格通过网格传输和在移动终端上渲染3维图形的方法。细密的网格通过逐层地、分批地删除其冗余信息,最后生成由基网格和一系列误差值组成的渐进网格。在算法实施时,将Loop逼近型细分模式作为插值型细分模式进行操作。该算法共分3个关键步骤:网格分裂、奇点预测、网格更新。简化后的渐进网格可以无损还原。实验结果表明,该算法效率高,比以往的方法速度快。     

水平集网格简化算法在遗址场景中的应用

将水平集方法引入到三维模型网格简化中,构造符号距离函数,函数的零集定义为初始曲面;引入一个能量泛涵,通过对其极小化诱导出一个水平集形式的二阶几何偏微分方程,从而将网格简化过程转化为隐式模型的体素扩散过程。该方法目前已经用于文化遗产数字化的大场景和文物的模型简化中。对水平集网格简化算法和现常用的基于点对收缩的网格简化算法在视觉质量和几何误差方面做了比较和分析,实验表明该方法适用于任意拓扑形状的网格模型,使得模型大规模简化后,在保持较低误差的同时,仍然能够保持相当多的重要几何特征和较好的整体视觉效果。     

面向移动终端的三角网格逆细分压缩算法

针对移动用户的实时显示需求,提出一种基于逆细分的三角网格压缩算法.通过改进逆Butterfly简化算法,采用逆改版Loop模式,将细密的三角网格简化生成由稀疏的基网格和一系列偏移量组成的渐进网格;然后,通过设计偏移量小波树,将渐进网格进行嵌入式零树编码压缩.实验结果表明:该算法与以往方法相比,在获得较高压缩比的同时,运行速度较快.适用于几何模型的网络渐进传输和在移动终端上的3D图形实时渲染.     

一种三角形折叠网格模型简化的改进算法

目前提出的网格简化算法中,三角形折叠简化方法是一种主要的简化方法,在网格压缩、多细节层次模型生成、递进网格构造中得到了广泛地应用。提出一种基于三角形折叠的网格模型简化改进算法,在基于三角形折叠的基础上,在计算三角形折叠误差代价时引入局部区域面积度量参数,有效控制简化模型的三角形折叠顺序。实验表明,采用该文算法简化后的模型更逼近原始模型。     

A novel progressive modelling algorithm for 3D models

This paper presents a novel progressive modelling algorithm for 3D models to generate progressive meshes. We propose a forest clustering simplification method to generate a progressive mesh of a model with the efficient and smooth transitions between meshes at different resolutions. Our approach can also integrate and balance the appearance attributes to preserve features of a model in the simplification process. We have applied our progressive modelling technique to several different kinds of input models and results show that our approach only generates efficient and smooth progressive meshes of a given model, but also preserves the features. The proposed method is very suitable for progressive transmission and real‐time rendering of 3D models in networked virtual environments. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.