Extreme simplification and rendering of point sets using algebraic multigrid

We present a novel approach for extreme simplification of point set models, in the context of real-time rendering. Point sets are often rendered using simple point primitives, such as oriented discs. However, this requires using many primitives to render even moderately simple shapes. Often, one wishes to render a simplified model using only a few primitives, thus trading accuracy for simplicity. For this goal, we propose a more complex primitive, called a splat, that is able to approximate larger and more complex surface areas than oriented discs. We construct our primitive by decomposing the model into quasi-flat regions, using an efficient algebraic multigrid algorithm. Next, we encode these regions into splats implemented as planar support polygons textured with color and transparency information and render the splats using a special blending algorithm. Our approach combines the advantages of mesh-less point-based techniques with traditional polygon-based techniques. We demonstrate our method on various models.     

面向动态流程工厂模型的快速分层层次细节法

分析了现有基于面片的分层层次细节算法在处理大规模动态流程工厂模型时存在的预处理时间过长、更新操作耗时等不足.提出一种新的基于基本体元的快速分层层次细节方法.该方法在体元级别对设备和元件进行聚合,对管线进行分割,建立场景图,然后基于几何参数和形状特征计算各体元的层次细节.利用管子及其元件的拓扑连接关系构成"组合管子",在体元级别对其进行合并简化.实验结果表明,对具有10M左右面片复杂度的动态流程工厂模型,该方法在普通PC机上能够在保证一定绘制质量的前提下将模型绘制速率平均提高3倍左右,并且将预处理时间控制在7min以内.     

基于形状特征与变形保持的动态模型简化

提出了一种基于形状特征与变形区域保持的动态表面多分辨率模型生成方法.该方法使用了基于形状特征的二次误差度量来计算边折叠代价,可以较好的保持模型表面特征.在计算整个变形动画中累加的边折叠代价时,加入相邻帧之间的变形程度信息,以保持变形程度较大区域的细节特征.最后基于整体的边折叠顺序,对每一帧模型进行细微的调整,以得到视觉失真最小的简化网格.文中方法的效率较高,易于实现,并且可以在变形网格的任意帧上生成高质量的、保持良好细节特征的简化模型.     

保细节的网格刚性变形算法

提出了一种新的保细节的变形算法,可以使网格模型进行尽量刚性的变形,以减少变形中几何细节的扭曲.首先根据网格曲面局部细节的丰富程度,对原始网格进行聚类生成其简化网格;然后对简化网格进行变形,根据其相邻面片变形的相似性,对简化网格作进一步的合并,生成新的变形结果,将该变形传递给原始网格作为初始变形结果.由于对属于同一个类的网格顶点进行相同的刚性变形,可在变形中较好地保持该区域的表面细节,但分属不同类的顶点之间会出现变形的不连续.为此,通过迭代优化一个二次能量函数,对每个网格顶点的变形进行调整来得到最终变形结果.实验结果显示,该算法简单高效,结果令人满意.     

多边形简化算法及比较

用多边形简化提高工程分析效率,利用图形学中三维模型简化的相关思想,从顶点删除和边收缩2个角度,提出3种多边形简化算法,并对其简化效果进行比较。实验结果表明,该算法在对多边形进行简化的同时能够有效保持多边形的形状,已应用于地质高程分析软件中。     

基于R型聚类-因子分析的指标体系简化方法

评价指标体系过于复杂,容易产生冗余信息,增加计算与分析的难度.本文针对评价指标体系的简化方法展开研究,提出了基于R型聚类-因子分析的代表元提取方法.该方法具有定量控制代表元的信息丢失率、代表元实际含义易于解释等优点,同时避免了因子分析难以处理独立指标的问题.实验结果表明本文所提出的R型聚类–因子分析指标体系简化方法可以在没有先验知识可用的情况下,有效提高指标体系的简明性与有效性,同时保持指标信息的完备性.     

基于改进Marching Cubes算法的乳腺MRI肿块三维重建

核磁共振成像MRI(Magnetic Resonance Imaging)是目前乳腺癌肿块诊断的常用辅助手段,对图像的正确解析是关键,针对传统MC(Marching Cubes)面绘制算法应用于乳腺MRI图像的不足,提出了改进方法。首先利用乳腺MRI序列图相邻帧间图像灰度分布的相似,肿块组织形状相近等相关性,在RSF(Region-Scalable Fitting)模型的基础上利用初始轮廓迭代的方法提取肿块区域。接着将多组参数下获得的结果,依据每一帧与其前后帧的重叠面积越大越好作为条件进行筛选,使提取的等值面最优化。最后采用基于加权二次误差度量的三角形折叠方法,对面绘制产生的大量三角网格进行了简化。将所提出的改进方法应用于30例乳腺MRI序列图,实验结果表明,对于乳腺MRI肿块的三维重建在精度和绘制速度上都比使用传统MC算法有很大提高。     

基于分形维数的地表模型多分辨率动态绘制

以基于分形维数的树状结构组织三维地表网格模型,实现了与视点相关的连续多分辨率地表模型简化及实时绘制.算法分为预处理和实时绘制两个阶段.在预处理阶段,通过分形维数评价地表的复杂度,建立自适应的树状结构,计算出所有顶点的误差值.在绘制阶段,则根据视距、视角等因素动态地确定需保留的顶点集,并采用受限四叉树方法实时三角化得到所需分辨率下的三角网格近似模型.该算法具有两个优点:一个是地表模型的分层区域划分考虑了地形本身的复杂度;另一个是建立了视点相关各参数与所采用的分辨率表示的直接关系.实验表明,此算法简单、有效,支持对地表模型的交互式实时动态绘制.     

海量测量数据简化技术研究

随着坐标测量设备的发展,快速方便地获取包含被测物体更多细节的海量数据成为可能,但由于其数据量非常庞大,会严重影响模型重建算法的效率。文中提出了3种海量数据简化准则：简化后数据集中点的个数、数据集中点的密度阈值及删除一点引起的法向误差的阈值。根据这些准则,分别给出了相应的数据简化算法。该算法的核心是用Riemann图建立散乱测点间的领接关系,在此基础上进行Riemann图的最优遍历并计算测点处的最小二乘拟合平面,从而近似计算删除一点引起的误差。文中提出的对一海量数据进行空间划分的算法,提高了数据简化的效率,应用实例表明本文提出的算法达到了预期的效果。