基于QEM以方差作为权值的3D网格模型简化

为了提高3D网格模型的简化速度和简化效果,采用半边结构表示模型,在拓扑重建过程中使用附加的索引表使拓扑重建时间复杂度由O（nlogn）降低为O（n）,在模型简化时,通过计算顶点相邻三角面片法向量的方差来确定顶点的重要度,并将其作为权值加入到Garland的二次误差测度公式QEM中,起到了很好的简化效果。与经典的Garland算法相比采用半边结构能直接获得邻接关系,加快了模型简化速度。在处理边界时对边界情况进行详细分类,既提高了简化速度又保留了模型外观。     

三维网格模型的快速拓扑重建算法

为了提高重建三维网格模型拓扑的速度,选择半边结构作为表示实体模型拓扑关系的结构模型,设计了新的用于加快顶点合并的索引方法。在顶点合并时直接定位到欲查找的顶点位置上,无须借助AVL等辅助查找表。拓扑重建的时间复杂度由原来的O(n log n)降低至O(n)。通过SMF格式文件进行的测试结果表明,在普通PC上重建含有10万个三角面片模型的拓扑结构也只需1s。     

在机检测中三角网格拓扑重建方法的研究

对STL（Stereo Lithographic）模型中三角面片进行拓扑重建是解决在机检测系统中对零件模型表面进行曲面划分的前提条件之一。在建立点-边拓扑关系的基础上,将原有基于顶点坐标值浮点数比较的半边匹配结构转化为基于索引值的整型数匹配,并提出了基于关联-散列结构三角网格拓扑重建方法。该方法采用散列结构为辅助数据结构来减少STL模型顶点归并和边界归并的计算量,利用STL模型相邻网格单元数据相关性降低哈希函数的构建难度并提高冲突处理效率,在滤除冗余数据的同时完成拓扑关系的建立。计算实例验证了该算法的高效性和有效性。     

STL数据快速拓扑重建关键算法

在反求工程中,散乱数据点云的曲面重构常采用三角网格模型,建立三角网格之间拓扑关系的速度是影响曲面重建效率的关键因素之一．本文提出了基于V—F结构的平衡二叉树（AVL）顶点聚合算法,简化数据文件的存储容量至原来的18％～25％,并有效地去除了大量冗余数据点;采用虚AVL的快速邻边搜索优化算法,实现了相邻半边的快速搜索,高效地构建半边拓扑结构,最后通过各种零件重建速度的比较说明本文方法是高效的、可扩展的．     

基于顶点度的模型简化算法

针对基于二次误差度量的边收缩算法在计算大度顶点误差度量时计算量大,且收缩该类顶点关联边时易使关键点发生偏移而引起模型变动过大、简化不够准确的问题,提出了基于顶点度的模型简化算法.该算法不但提高了模型的简化质量,而且加快了模型的简化速度.     

虚拟环境中多细节层次模型生成新算法

网格简化在科学计算可视化和虚拟现实等领域具有重要意义,它有利于降低几何模型的复杂度,提高模型实时绘制的速度。本文提出一个基于法向矢量的模型简化算法,算法通过比较顶点法矢与关联三角形法矢的夹角,有序地删除顶点,重组简化模型的拓扑结构。实验结果表明,算法在不影响模型视觉特征的前提下,实现了模型较大幅度的简化。     

保持拓扑和尖角特征的网格简化算法

提出了一种有效的保持拓扑和尖角特征的网格简化算法。由于曲率刻画了模型的尖角特征，该文利用顶点曲率的高斯加权函数对经典边折叠算法的二次误差测度矩阵进行了修正，增强了尖角点对新点位置的影响。鉴于网格的拓扑保持具有重要的工程应用，论述了网格简化中各种可能的拓扑错误，并给出了相应的解决措施。平衡二叉树和半边匹配数据结构的引入，提高了拓扑信息重建的速度。最后，几个网格简化实例显示了该文算法的有效性。     

基于边收缩的渐进网格模型生成算法

为了实现3D模型的渐进式网格模型表示,改进基于边收缩方式模型简化的收缩代价计算方法。本算法首先从SMF数据文件中读取模型数据信息,然后在内存中快速建立起3D模型,重新设计Garland算法中QEM的权值计算方法。以顶点相邻三角平面法向量最大偏差的平方作为顶点的重要程度并将其加入到误差测度公式中,通过简化最终生成渐进式网格模型。实验结果表明,本算法简练,网格模型生成速度快,模型轮廓信息保持完整。     

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。     

室内场景中包含平面的网格简化模型的构建

为了构建带有平面的网格简化模型模拟室内场景,提出了一种快速网格建模算法.首先通过基于热传导原理的平面提取算法,快速、鲁棒地从有噪声的网格中重建出水平和竖直方向的平面部分;然后使用QEM算法对网格进行简化处理,同时在简化过程中通过对连接条件的判断避免产生非流形边;最后对网格边界的顶点进行分类处理,保证平面网格与非平面网格公共边界拓扑连接的一致性.以TUM-RGBD数据集生成的网格模型为输入,与Guided Normal Filter等算法进行了对比,结果表明,文中算法可以重建出拓扑连接一致的带有平面的简化网格,重建速度基本满足实时交互的要求.     

基于三角片拼合的STL网格模型重建算法

采用三角片拼合的方法递增建立网格模型,新增三角片被归纳为5种类型.首先通过半边匹配确定新增三角片的类型;然后针对每一种类型使用不同的方法去除冗余顶点,并同时建立拓扑关系;最后通过顶点数组紧缩消除顶点空隙,将半边hash表转化为半边数组,完成网格模型的重建.该模型为改进的半边结构,具有完整的形状和拓扑信息,可以表示非流形边,是法矢调整、网格分块等后续处理的理想起点.实验结果表明,文中算法高效、鲁棒、可扩展.     

基于顶点重要度的保形网格简化方法研究

为解决许多网格简化方法不能很好地保持模型的重要几何特征问题,提出基于顶点重要度和三角剖分的边折叠简化算法.算法通过特征因子加权顶点重要度作为边的折叠代价,定义法向量夹角因子,控制边的折叠顺序;在折叠过程中对边界特征区域进行冻结处理,以保持模型总体轮廓特征;采用边中点折叠和边邻域网格重建方法完成折叠操作.实验结果表明,模型在大规模简化后,该方法能较好地保持模型的几何特征.     

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。     

采用半边编码的三角网格拓扑数据结构

为了更紧凑地表示三角网格的几何和拓扑信息,充分利用三角网格中的面、顶点和半边之间的语义关系和隐含信息,提出一个采用半边编码的三角网格拓扑数据结构.首先建立以顶点序列表示的三角面对象,并存放在动态数组中;将半边表示为所属三角面在数组中的下标和顶点连线顺序隐式关系的二元组,并且编码为一个无符号长整型数;在顶点对象中设置外出半边属性,在三角面对象中设置相邻面的3个反向半边属性;通过对设置的半边信息进行解码,实现拓扑信息查询.基于该数据结构开展了STL三角网格数据的拓扑重建实验,在对内存空间需求、重建效率和拓扑信息处理能力等方面,与目前广泛使用的半边数据结构进行了比较,表明需求内存空间大为减少.     

保持属性特征的模型简化算法*

为较好保持模型的拓扑结构和属性特征,采用基于半边折叠简化思想对模型进行了带属性简化算法的研究。算法考虑了几何误差度量算子的三个因子：折叠边的欧氏距离、折叠边二面角和顶点到星型邻域平面的距离;引入模型属性特征权重值,将几何误差和属性误差加权作为总体误差进行简化,并对简化质量进行了合法性检查。实验证明,算法在保持模型几何和属性特征方面有效。     

基于顶点法向量重要度的模型简化算法研究

目前的模型简化算法多以边折叠前后模型的几何位置的变化为折叠代价,这样的代价计算方法对保持模型的视觉效果考虑不足,尤其是对顶点法向量的急剧改变考虑的很少,造成了简化后模型视觉特征的急剧改变。文章对当前国内外有关三维几何模型的简化算法和各种简化准则进行了分析和研究后,提出了一种改进的模型简化算法：基于三角面顶点法向量重要度的二次误差测度边折叠算法。本算法在简化过程中,通过对三角面顶点法向量重要度的控制,保证了重要度大的顶点关联边不被折叠,减少了运算量,保证了简化后的模型表面光滑平顺,视觉感良好。     

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。     

网络环境下道路三维整体建模与简化方法

为实现网络环境下道路工程的三维可视化,对其中的关键技术：顾及约束的整体模型构建及模型简化方法进行了研究。基于约束Delaunay三角网构建理论,建立了外形与内部拓扑关系均为整体的道路三维模型。提出了顾及道路约束边界的半边折叠误差度量方法,采用半边折叠操作,在服务器端对道路模型进行整体简化,并建立操作层次树存储操作记录;提出了约束边优先细化,延迟简化的视相关策略,结合视相关重构准则,减少网络可视化所需传输的数据量,在客户端实现了道路三维模型的快速重构。基于上述原理方法开发了相关系统,已在高速公路的网络建设管理中成功应用。      

一种基于八叉剖分的近似曲率的边折叠简化算法*

为了提高三角网格模型简化的速度,满足实时显示的要求,并且有效地克服边折叠简化算法在低分辨率的状态下易丢失模型重要几何特征的问题,提出了一种基于八叉剖分的近似曲率的边折叠简化算法。采用八叉树结构自适应地分割网格模型空间,同时在各个区域中采用近似曲率的边折叠算法并行地进行边折叠操作。实验证明,该算法取得了不错的效果。     

支持STL数据源的网格曲面动态空间索引

针对STL文件格式存在网格顶点数据冗余以及缺乏面片邻接信息等缺陷,提出一种基于多维动态空间索引的显式曲面拓扑重建算法,在消除网格顶点数据复本的过程中逐步构建网格曲面顶点的KD树,通过该索引提高顶点数据复本消除效率,并基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构,实现曲面拓扑结构的快速重建。最后,对6个不同规模的数据模型进行实验:与采用R^*-Tree、数组、散列表作为索引等方法相比,所提出的KD树与半边结构融合的动态空间索引在处理近百万面片的数据文件时,去除冗余顶点用时11.93 s,拓扑重建仅仅需要2.87 s,大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间,并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询,查询时间在1 ms之内,远小于对比算法所用时间。实验结果表明:所提算法能够提高网格曲面冗余顶点去除效率和拓扑重建效率,实现网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。