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.     

一种保持视觉特征的LOD模型简化算法

目前,很多模型简化算法在进行大规模简化后并不能很好保证模型的视觉特征,从而产生视觉失真。针对上述问题,提出一种模型简化算法,该算法通过引入顶点曲度特征因子和限制狭长三角形的生成,保持了模型的几何特征;通过标记色差明显的三角形,很好地保持模型的纹理特征;通过衡量边折叠代价队列和边变化队列中的数据,解决误差累积在模型简化后影响视觉效果的问题,进而保证模型简化后的几何特征和纹理特征。实验表明,该算法高效、可靠、能很好保持模型的视觉特征。     

视觉特征保持的网格模型简化算法

针对二次误差测度算法存在几何特征消失等缺陷,提出了基于顶点视觉特 征度的新的网格模型简化算法。该算法采用半边折叠,通过引入顶点视觉特征度来优化了二 次误差测度,从而改变边折叠的顺序,使模型中的突出视觉特征更多的被保留下来。视觉特 征度通过顶点平均曲率熵来定义,它反映了顶点中心区域的视觉变化情况。实验表明,该算 法高效、可靠、能很好保持模型的视觉特征。     

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.     

保持细节几何特征的三维网格模型轻量化算法

对三维模型进行轻量化的一个重要策略是利用网格简化算法减少模型表面的三角面片数量，其中广泛使用的边折叠算法相较于其他网格简化算法效率更高、简化效果更好，然而该算法存在简化过程中可能损坏或丢失部分细节几何特征的问题。为了解决上述问题，提出通过增加曲线近似曲率和模型待折叠边的一阶邻域三角形的平均面积作为惩罚因子，以优化原始算法的边折叠代价。首先，根据几何中曲线曲率的定义，提出了曲线近似曲率的计算公式；其次，在顶点法向量的计算过程中，使用面积加权和内角加权两个阶段对初始法向量进行修正，从而考虑更加丰富的模型几何信息。通过实验验证了优化后算法的性能，与经典的二次误差测度（QEM）算法、顾及角度误差的网格简化算法相比，优化算法处理后的模型的最大误差分别至少降低了73.96%和49.77%；与QEM算法相比，优化算法处理后的模型Hausdorff距离至少降低了17.69%。可见，在模型轻量化的过程中，优化算法能够减少模型的形变，更好地维持自身的细节几何特征。     

面向Web的机械产品三维模型简化算法研究

对机械产品三维模型数据量大不利于网络传输和Web显示的问题,提出了基于半边折叠的三维模型简化算法.通过引入顶点领域三角形平均面积、顶点领域三角形的法向量变化以及折叠边的边长,计算折叠代价,通过对折叠代价排序与预先设定好的阙值,对机械产品三维模型进行简化处理.实验结果表明,该算法有效减少了机械产品三维模型的数据量,提升了Web环境下机械产品三维模型数据传递和浏览器显示的流畅性,对机械产品分布式设计和制造技术的发展起到了促进作用.     

结合边分割的改进二次误差测度算法

为了有效解决二次误差测度算法(quadric error metrics, QEM)容易产生异常三角面、失去局部特征、几何结构异常等问题, 提出一种结合边分割的改进二次误差测度算法(quadric error mactrics with edge splitting, ESQEM). 该算法添加顶点高斯曲率作为边折叠代价之一, 通过参数调节模型特征保留情况; 添加边长查询机制, 对细长三角面进行边分割操作. ESQEM算法能有效维护网格模型高曲率区域特征、保持网格几何结构、消除狭长三角面, 简化后的模型有更好的视觉效果, 高简化率下的简化精度更高.     

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。     

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.     

虚拟手术仿真中三维模型简化方法的研究

针对虚拟手术仿真中海量三角网格模型的特点,提出一种改进的基于边折叠的模型简化算法。该算法在经典边折叠算法的基础上,从误差估算、折叠点选取、模型平滑三方面进行了改进,进一步优化三维模型的简化速度和外观效果。实验结果表明,改进后的边折叠算法对海量三角网格的肝脏以及静脉模型的简化速度显著加快,简化后的模型与原模型相比在视觉上保持了良好的一致性,证明了该算法的有效性和可靠性。     

一种基于视觉特性的三角网格简化算法

在计算机图形学和几何造型中,实体模型经常采用多边形网格描述,由于绘制时间和存储量与网格的数量成正比,因此复杂的网格模型通常并不实用,从而必须进行模型简化。因为任意多边形可以很方便地被剖分为三角形,由此该文提出一种新的基于视觉特性的三角形网格简化算法。该算法基于人类的视觉特性对三角形网格进行重要性分析,模型细节的选择取决于整个模型对视觉效果的贡献程度,在用户指定的尺度范围内,通过采用收缩三角形以达到迅速简化的目的,以较小的图形生成代价获取丰富的图形视觉效果。实验结果表明,该算法具有实现简单,速度快的特点,能有效地支持细节层次模型的表示。     

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。     

基于多边形顶点法矢量的网格模型简化算法

在计算机图形学中，经常采用网格模型进行几何物体的描述，而网格模型的大数据量成为实时绘制的瓶颈，因此，必须对网格模型进行简化。目前的简化算法，主要是以网格模型几何误差的最小化为准则，而忽略了模型的视觉特征，为此提出了一种基于法矢量的模型简化算法，其简化准则是视觉特征的最优化。首先获取多边形顶点的平均法矢量，然后依据该法矢量确定简化门限。实验结果表明，当地景模型简化至95.4%时，仍然保持了令人满意的图象质量。该算法能够在保证高度真实感视觉效果的前提下，实现模型较大幅度的简化。     

基于法向的网格简化

网格简化是科学计算可视化和虚拟现实领域中的一个重要研究方面,它在不严重损失物体的视觉特征的前提下,用较少数目的多边来表示物体,减少了模型的复杂性,提高了绘制的速度,文中提出了一个适合于表面曲率变化不太大的网络简化算法。     

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。     

有限元领域中多态模型误差分析方法

基于特征造型技术的三维CAD系统目前已广泛应用于产品设计,同时CAE在产品设计与优化中也起到了越来越重要的作用.而有限元是最为广泛使用的CAE方法之一.由CAD系统建立的模型在进行有限元分析之前,通常需要根据分析需要对模型进行简化,如何分析模型简化前后对有限元计算结果的影响程度是CAD模型到CAE模型自动转化的首要步骤.将模型因特征的简化而形成的各种状态的模型称为多态模型.针对确保一定分析精度,节省计算资源的需求,根据有限元误差理论提出了分析不同简化模型对有限元分析结果造成的误差的方法,且通过数据实例得到验证,根据误差分析方法提出模型误差层次的概念,为有限元领域中多态模型的生成提供了新的思路.     

Perceptually guided polygon reduction

The properties of the human visual system are taken into account, along with the geometric aspects of an object, in a new surface remeshing algorithm and a new mesh simplification algorithm. Both algorithms have a preprocessing step and are followed by the remeshing or mesh simplification steps. The preprocessing step computes an importance map that indicates the visual masking potential of the visual patterns on the surface. The importance map is then used to guide the remeshing or mesh simplification algorithms. Two different methods are proposed for computing an importance map that indicates the masking potential of the visual patterns on the surface. The first one is based on the Sarnoff visual discrimination metric, and the second one is inspired by the visual masking tool available in the current JPEG2000 standard. Given an importance map, the surface remeshing algorithm automatically distributes few samples to surface regions with strong visual masking properties due to surface texturing, lighting variations, bump mapping, surface reflectance and inter-reflections. Similarly, the mesh simplification algorithm simplifies more aggressively where the light field of an object can hide more geometric artifacts.     

大规模三维地形可视化算法研究进展

大规模地形可视化是大型户外环境模拟不可缺少的组成部分,也是近年来可视化领域的研究热点,在游戏、仿真、虚拟现实、地理信息系统等领域有着广泛的应用。本文重点讨论了国内外学者在该领域的研究方法和最新研究进展以及尚未解决的问题。从数据拟合和模型简化两个方面叙述了自适应地形可视化建模方法,根据对现代图形硬件是否友好,将地形模型简化算法归纳为面向CPU的细粒度LOD算法和面向GPU的粗粒度LOD算法两类,同时描述了建模过程中存在的空间不连续问题以及各种解决方案,详细阐述了支持大数据集绘制的out-of-core技术,最后总结并分析了地形可视化建模领域的发展趋势和今后的研究重点。     

一种边折叠三角网格简化算法

针对目前自动网格简化算法在大规模简化时往往丢失模型重要几何特征的问题,该文提出了一种改进的边折叠三角网格简化算法。在Garland算法基础上引入三角形重要度概念,并加入到误差测度中,使得二次误差测度不仅能够度量距离偏差,而且能够反映模型局部表面几何变化。实验结果表明新的算法在保持二次误差测度快速特点的同时,使得简化模型在较低分辨率下能够保持更多的重要几何特征,有效地降低了视觉失真。     

保持细节特性的局部误差渐进网格简化算法

针对三维模型简化过程中生成渐进网格时存在局部区域精度与效率平衡优化的问题,提出一种基于局部区域环间法矢夹角变化的半边折叠渐进网格简化算法。首先,获取三维数据点的一环邻近点构成的邻域局部区域受重心度量距离约束的法矢,再获取与一环邻域三角形集合点有交集的三角形集合作为二环邻域区域;然后,以这两个局部区域法矢点乘的值为边折叠的折叠代价,该值越小表示该区域越趋向于平面,应优先简化,否则予以保留;最后,采用三角形内角判断方法来保证简化后网格中三角形的正则度,以减小变形引起的误差。实验结果表明,所提算法在三维模型渐进网格简化中局部细节特性保持和效率上得到较好的平衡,能够满足实际应用的需要。