三角网格的自适应细分研究

提出面向三角网格全局细分和局部自适应的细分算法。在原三角网格模型上计算每个面片的中心坐标,据此生成的中心坐标点作为新的顶点坐标进行重新绘制得到三角基网格,然后进行多次迭代,达到基本的全局细分目标。在最后生成的基网格上,可以通过调节最大网格面积和平均网格面积之间的比例系数等,来得到更加均匀的三角网格。实验表明该方法能到得到质量较高的细分结果。     

基于二次误差的三角网格自适应细分算法研究

提出一种基于二次误差的三角网格自适应细分算法,该算法采用二次误差描述三角网格的曲率变化情况,只对二次误差大于阈值的三角面片进行细分,避免了在较平坦区域再进行细分,以较少的三角面片表达了模型的特征,实现三角网格的自适应细分.与全局细分相比,自适应细分既可增加模型光顺性,又可减少模型的数据处理量,提高细分效率.     

非平均化自适应Catmull-Clark细分算法

提出一种基于网格边的光滑度计算来进行Catmull-Clark自适应细分的新算法。该方法能够在满足显示需求的前提下较好地减小细分曲面过程中的网格生成数,同时解决了由于采用网格顶点曲率计算,来实现自适应细分方法中平均化生成顶点曲率带来的不足。通过对比试验,算法能更好地区别当前细分网格中光滑与非光滑区域,增加对非光滑区域网格加密密度,并且该算法能够普遍适用于较复杂的细分模式中,具有一定的推广价值。     

多分辨率三维建筑群建模与实时绘制技术

将纹理特征分析技术引入到多边形网格建模中,提出一种基于高程特征值进行曲面细分的算法以构建多分辨率虚拟建筑群模型。该算法给出一种三角边与纹理特征曲线相交的三角面分裂方法构造自适应细分三角网格。通过设计细分三角网格的二叉树数据结构和开发测试程序进行测试,表明该算法具有自适应网格速度快和保持几何特征较好的特点,可以满足在PC机上实现三维建筑群的大范围建模和实时交互显示要求。     

基于逆3 细分的渐进网格生成算法研究

提出一种基于逆3 细分的渐进网格生成算法,用于解决图形的快速传输和显示问 题。算法的基本思路是：将细密网格通过边折叠操作得到简化网格,以细分极限点逼近原始网 格为准则进行网格调整,采用3 细分得到高密度网格,调整后进行逆3 细分,即逐层次删除 部分顶点,生成用于重构渐进网格模型的基网格,并记录每层删除顶点在采用本层表示时相对 于细分计算位置的几何调整量。3 细分过程中三角片数量增长速度较慢,采用逆3 细分利于 生成多层次的渐进网格,经实例验证,逆3 细分生成渐进网格的效果能满足快速、多分辨率显 示要求。     

用逼近型√3细分方法构造闭三角网格的插值曲面

为了避免用逼近型3~(1/2)细分方法构造插值曲面过程中出现的烦琐运算,利用3细分方法极限点计算公式,提出一种用逼近型3~(1/2)细分方法构造闭三角网格插值曲面的方法.给定待插值的闭三角网格,先用一个新的几何规则与原3~(1/2)细分方法的拓扑规则细分一次得到一个初始网格,用3~(1/2)细分方法细分该初始网格得到插值曲面;新几何规则根据极限点公式确定,保证了初始网格的极限曲面插值待插值的三角网格.由于初始网格的顶点仅与待插值顶点2邻域内的点相关,所以插值曲面具有良好的局部性,即改变一个待插值点的位置时,只影响插值曲面在其附近的形状.该方法中只有确定初始网格顶点的几何规则与原3细分方法不同,故易于整合到原有的细分系统中.实验结果表明,该方法具有计算简单、有充分的自由度调整插值曲面的形状等特点,使得利用3~(1/2)细分方法构造三角网格的插值曲面变得极其简单.     

基于蝶形细分自适应算法的三维地形仿真

基于格网法提出了蝶形细分自适应算法进行三维地形模拟,以原网格顶点的法向量为约束条件,通过对初始三角形控制网格进行多阶曲线迭代插值的非静态细分,实现几何造型.插值点的计算依据网格的局部几何特征,根据三角形网格上顶点的平坦度进行有选择性的自适应细分,同时对细分过程中产生的曲面裂缝加以弥补.地形仿真实例显示新的自适应细分方法可以很好地继承原始网格的形状特征,在曲面的光滑度和真实性上更加完善,加快了图形处理的速度.     

基于二面角逆插值Loop细分的渐进传输方法

随着虚拟现实、增强现实等领域快速发展,渐进传输获得了良好的用户体验。为 了三角网格在移动终端的快速传输和显示,提出了一种基于二面角逆插值 Loop 细分(DRILS)的 渐进传输算法。主要通过对原始三角网格进行基于二面角插值 Loop 细分(DILS)和插值 Loop 细 分(ILS)进行预处理,在局部特征精确保持的同时获得具备细分连通性的精网格。在渐进传输的 过程中通过对该精网格迭代操作 3 个步骤,即奇偶顶点划分、预测偏移量、更新三角网格。由 于采用 DILS 与 ILS 结合获取精网格,在渐进传输的过程中保持了精确的局部特征,同时也加 快了渐进传输的速度。实验对比表明,该算法精确、高效,适应于移动终端设备的显示传输及 存储。     

优化变形能的平面多边形同构剖分

平面多边形间的同构三角剖分是平面形状渐进过渡与插值的基础,降低对应三角形的变形程度是获得高质量应用的关键.文中提出一种基于变形能优化的2个平面多边形的同构剖分算法,其中包含同构剖分生成和变形能最小化2个模块.首先根据用户指定的对应特征点对多边形进行顶点重采样,得到顶点一一对应的2个多边形;然后利用带约束的Delaunay剖分对其中的一个多边形进行三角化,得到源网格;再用重心坐标将源网格的内部顶点嵌入到另一个多边形得到同构剖分(目标网格);最后逐一检查三角形的变形能,对源网格中变形能超过阈值的三角形进行细分,用同构剖分模块生成新的目标网格.实验及数据统计分析表明,该算法可以得到较好的同构三角剖分,提升网格质量,并能很好地避免纹理细节失真.     

隐式曲面重新多边形化

首先用Bloomenthal的多边形化算法生成一个粗糙的初始网格;然后在初始网格上分布若干个新顶点,新顶点可以均匀分布,也可以按曲率分布;再把初始网格上的老顶点和新顶点连接起来,生成一个中间网格,从中间网格上删除初始网格上的老顶点,得到重新多边形化的网格;最后细分这个网格．实验结果表明：该算法可以生成近似等边的、大小由曲率指导的三角网格．     

基于硬件细分的层次细节地形渲染算法

针对顶点着色器细分地形网格需要额外生成模板、计算细分层次复杂的不足,提出了一种利用细分着色器进行地形网格细分的层次细节(LOD)地形渲染算法。利用分块四叉树组织建立地形粗糙网格的分层结构,以LOD判别函数对活动地形块进行筛选;提出了在细分控制着色器中基于视点三维连续距离的细分因子计算方法,并针对外部细分因子进行处理消除了裂缝;实现在细分计算着色器上的置换贴图,对精细网格的高度分量进行位移。而且将四叉树结构存储至顶点缓冲区,减少中央处理器(CPU)与图形处理器(GPU)的资源交换;引入细分队列加速细分过程。实验证明,该算法具有平滑的细节层次过渡和良好的细分效果,能够有效提高GPU利用率和地形渲染效率。     

细分曲面拟合的局部渐进插值方法

逼近型细分方法生成的细分曲面其品质要优于插值型细分方法生成的细分曲面.然而,逼近型细分方法生成的细分曲面不能插值于初始控制网格顶点.为使逼近型细分曲面具有插值能力,一般通过求解全局线性方程组,使其插值于网格顶点.当网格顶点较多时,求解线性方程组的计算量很大,因此,难以处理稠密网格.与此不同,在不直接求解线性方程组的情况下,渐进插值方法通过迭代调整控制网格顶点,最终达到插值的效果.渐进插值方法可以处理稠密的任意拓扑网格,生成插值于初始网格顶点的光滑细分曲面.并且经证明,逼近型细分曲面渐进插值具有局部性质,也就是迭代调整初始网格的若干控制顶点,且保持剩余顶点不变,最终生成的极限细分曲面仍插值于初始网格中被调整的那些顶点.这种局部渐进插值性质给形状控制带来了更多的灵活性,并且使得自适应拟合成为可能.实验结果验证了局部渐进插值的形状控制以及自适应拟合能力.     

高精度自适应的四边形网格重建

提出了海量数据点集的四边形网格重建算法。首先根据精度要求简化数据 点,按一定规则连接相邻的简化数据点生成多边形网格,对网格中高斯曲率较大的顶点进行 局部细分提高其精度,然后对多边形网格进行整体细分使其全部转化为四边形网格,最后分 裂度较大的顶点对其进行优化。实验结果表明,算法对拓扑结构较为复杂的海量数据点集的 四边形网格重建是行之有效的。     

基于三角面网格细化策略的改进种子填充算法

区域填充染色的一般解决方法并不适用于空间曲面.为解决该问题,提出一种适用于空间三角面网格的种子填充算法.通过改变种子点的判定方法,将平面种子填充算法扩展到空间三角面网格上,在细分三角面网格结构时,使用以轮廓线为引导的细分策略,并利用凸包的一些特殊性质对轮廓点进行筛选.实验结果表明,该算法可以较好地完成三角面网格的区域填充染色,在效率和填充效果方面都可以满足实际应用.     

一种Loop细分小波的边界处理方法

细分小波近年来发展迅速,在计算机图形显示、渐进网格传输和网格多分辨率编辑等领域获得了广泛的应用。Bertram提出的Loop细分小波是基于提升格式的双正交细分小波的典型范例,它所针对的对象均为网格的内部顶点。目前尚未发现相关文献提及细分小波对于边界的处理。该文在Loop细分小波算法的基础上,给出了一种Loop细分小波边界处理的方法,经验证效果令人满意。     

基于边光滑度的Loop自适应细分曲面算法

首先研究了传统的Loop细分曲面算法,通过分析发现随着细分次数的增多细分算法中三角形网格片数增长过快。针对这一问题提出一种自适应细分曲面算法。算法根据相邻两个三角形面上的法向量的夹角,判断细分网格中较为光滑和非光滑的区域。实验结果表明,算法提高了数据处理速度,并且模型简单易实现。     

鲁棒的多层次平面参数化

为了提高平面参数化的鲁棒性,提出一种基于多层次结构的平面参数化算法,主要包含简化和细分加点2步.对于一个拓扑同胚于圆盘的三角形网格,首先对网格进行简化并存储所简化点的拓扑信息;然后将简化后的网格映射到圆盘上;再根据所存储的拓扑信息分批次加点直至恢复出三角网格的全部顶点,并在此过程中不断地优化网格,防止三角形翻转同时使网格顶点均匀分布;最后对恢复出全部顶点的圆盘网格进行优化,得到最终的参数化网格.实验结果表明,与当前的算法相比,该算法的鲁棒性有很大的提升.     

按曲率选取基点的多分辨率表示重构算法

通过曲率引导选取一组基面来完成Eck等提出的任意拓扑三角网格多分辨率表示重构算法中的Voronoi划分．在提高效率的同时,可在相同网格规模下取得更好的重构质量;在重采样过程中以粗网格的Loop细分来指导参数域的细分,减轻了原算法因线性细分而产生的块状分界现象．最后提出一种自适应细分重采样技术,以减少数据冗余．     

基于网格优化的隐式曲面自适应多边形化

隐式曲面多边形化是隐式曲面绘制的一种常用算法.基于网格优化的隐式曲面快速自适应多边形化算法,首先用多边形化算法生成一个粗糙的初始网格,再利用网格优化方法从网格顶点位置、规则性和网格法向三个方面对粗糙网格进行调整,最后根据网格的局部曲率用多边形细分策略细分优化后的网格.实验结果表明,该算法在网格生成速度和网格规则性上都胜于Marching Cubes的多边形化算法,恢复的隐式曲面能较好地反映形状特征.     

基于自适应细分的保刚性变形算法

为了对二维平面形状进行变形,提出一种高效的基于自适应细分策略的保刚性变形方法.首先通过显式求解变形问题中需要的旋转矩阵,使其计算效率高于原始的采用SVD分解来计算旋转矩阵的方法;其次采用一种局部的细分策略,对在变形过程中遭受拉伸扭曲较为剧烈的区域中的三角片进行自适应的加细可以显著地减少输入网格的扭曲程度,获得更好的变形结果.文中方法对传统的ARAP变形方法上进行了改善,使之在变形结果的质量和算法的效率之间达到较为理想的平衡状态.