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.     

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.     

基于局部区域面积度量的边折叠简化算法

目前提出的网格简化算法中,边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的应用.本文在基于边折叠算法基础上引入局部区域面积度量方法,将其应用到折叠代价计算中,改变边折叠顺序以进行网格简化.实验表明,算法不仅能有效地保留原始网格的模型特征和视觉特征,速度更快而且能够合理地分配三角面片.     

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。     

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.     

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.     

多尺度非均匀渐进网格压缩编码研究

在边折叠网格简化算法的基础上,提出一种多尺度非均匀渐进网格简化算法。该算法不仅简化速度快,而且克服了传统算法在简化模型中网格分布均匀、无法突出模型重要特征的不足之处。该算法在模型的折叠、拐角、凹凸等表达特征的地方,采用的三角形网格面积较小、数量较多;而在平坦等不突出模型特征区域的三角形网格面积较大、数量较少。在简化程度较大的情况下仍然能够保持原始网格的几何特征和视觉特征。由于采用了渐进式多尺度的编码方式,再通过流式传输技术,就可以使采用这种算法生成的模型文件高效、方便地以渐进方式在网络上进行传输。     

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.     

颅面外科手术仿真中的网格简化研究

快速高质量的网格简化是颅颌面手术仿真中的影响网格的实时绘制和软组织变形建模的一个关键步骤.文中提出了一种改进最小二次误差准则网格简化算法.该算法中将边折叠代价计算、边折叠生成点的最优值计算和边折叠操作集成到一个管道中,并且用固定大小的最小代价选择替代堆来取代传统渐进网格算法中的大数据量的贪婪队列结构,从而大大减少了计算运行复杂度.计算机仿真结果显示,三角形面片的数目简化到原来的20%时仍能满足手术仿真中交互绘制的要求.与基于贪婪队列结构的渐进网格简化算法相比,所提出的改进算法能够将网格简化速度提高三倍左右,而内存的占用仅为原来的50%不到,Hausdorff距离误差也相对变小.     

结合网格分割和边折叠的网格简化算法

传统网格简化算法简化效率较低,且在大幅度简化时难以保持网格模型的外形特征。为此,提出一种结合网格分割和边折叠的网格简化算法。采用分水岭算法对网格模型进行分割,以提高网格模型的简化效率。在Garland算法折叠代价函数的基础上,加入三角形形状和相邻曲面弯曲程度的相关因子,从而更好地保持网格模型的外形特征。实验结果表明,该算法在网格模型的简化速度和外形特征保持方面性能较好。     

面向移动端的渐进网格简化算法

针对现有渐进网格（PM）简化算法在网格高度简化时无法保持模型关键特征、简化速度慢、无法适应多种模型等问题,提出一种以可变参数结合二次误差和类曲率特征度的边折叠算法（QFVP）,用于构建面向移动端的渐进网格。首先,该算法通过设置可变参数w,调整二次误差和类曲率特征度在边折叠误差中的相对大小,提升了算法的简化质量,扩大了算法的适用范围;其次,训练了一个误差反向传播（BP）神经网络,用于确定模型w值;再次,提出了边折叠过程中法向量线性估算法,提高算法简化速度,与Gouraud估算法相比,平均缩短网格简化时间23.7%。对比实验显示,QFVP简化生成渐进网格的基网格整体误差小于二次误差度量（QEM）算法和Melax算法;简化时间比QEM算法平均延长7.3%,比Melax算法平均缩短54.7%。     

渐进网格简化模型的改进算法

渐进网格模型可以用于层次细节的实现、三维网格的简化及重建等.改进并实现了一种渐进网格生成算法,针对渐进网格在简化和重建过程中各边权值计算中出现的误差,给出一种改进的权值公式,以便更精确地确定各边的优先级.同时针对简化过程中,各个块之间会出现裂缝,提出裂缝消除的方法.实验结果表明,该方法可以有效的简化模型,以满足用户的需求并提高效率.     

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。     

保持各帧拓扑关系一致的三维时序网格简化

将经典的静态三维网格简化方法QEM引人到三维时序网格的简化过程中,通过计算每一条边在所有帧中的最小合并代价之和来选择误差最小的简化边,然后各帧同时对该边实施合并操作,从而保持各帧拓扑关系在简化后的一致性,为了保留更多重要运动特征处的细节信息,提出根据每一条边在各连续帧间的长度和折叠角的变化程度为其合并代价分配一定的权重系数,从而延迟变形较大的边的合并,使得简化后的时序网格模型具有更好的视觉效果,实验结果表明,文中方法不仅能够在简化后保持各帧拓扑关系一致,还能较好地延迟重要运动特征的简化。     

递进网格的一种快速生成算法

递进网格表示法能高效地存储网格信息，并能生成连续的细节层次模型，支持模型的多分辨率表示、递进传输、网格压缩和有选择精化。此文给出了一种递进网格的生成算法，该算法能有效地控制简化网格与原始网格的误差，速度较快并能很好地保持原模型的边界特征     

基于半边结构和√3细分的渐进网格生成方法

渐进网格可以满足生成多分辨率模型的需求.在现有渐进网格生成方法中,一个顶点的简化往往关联四个以上的相邻顶点.并且,现有方法多采用网格的点面列表结构表示.本文采用√3细分预测方法生成渐进网格,每个顶点的存储仅关联三个相邻顶点.同时也使用半边数据结构替代网格的点面列表表示形式,加快了邻接信息查询.实验结果表明,本方法提升渐进网格的空间效率,缩短渐进网格的生成时间.     

基于边折叠和质点-弹簧模型的网格简化优化算法

通过边折叠实现网格曲面简化,提出了保持曲面特征的边折叠基本规则,引入边折叠顺序控制因子λ,给出了折叠点坐标获取方法,简化过程中网格边长度趋于均匀．在曲面简化基础上,利用质点-弹簧模型优化网格形状．将网格顶点邻域参数化到二维域上,在质点-弹簧模型中引入约束弹簧,约束调整网格顶点,并逆映射到三维原始曲面上,局部优化网格顶点的相邻网格;调整曲面上所有网格顶点,在全局上优化网格形状．在曲面简化优化过程中,建立原始模型曲面和简化优化后曲面之间的双向映射关系;曲面的网格顶点始终在原始模型表面上滑动,并以双向Hausdorff距离衡量、控制曲面间的形状误差．应用实例表明：文中算法稳定、高效,适合于任意复杂的二维流形网格．     

保持边界的地形网格简化算法与组织格式

针对目前大范围地形绘制中对地形块间裂缝进行图元级精确修补会额外占用计算机资源,或者进行简单视觉掩饰而导致几何与纹理空间缺乏连贯性的问题,基于Melax快速网格简化算法,提出了保持边界的边折叠地形简化算法.首先定义了保持点与控制点概念,给出保持点的数量选择方法与控制点的精简策略,并通过改进边折叠规则和代价计算公式实现了边界不变的网格简化;然后按聚类层次结构表示思想,将简化网格与原规则网格层叠组织,以顶点索引方式保证地形整体快速批量操作,构造出一种具有保持边界特性的地形格式.实验结果证明,该算法在保持地形边界的同时,能有效地缓解边界图元稠密现象,且比Melax算法更好地保留了地形特征;在此基础上形成的地形格式,在飞行模拟测试中既可保证较高帧率,又显示出无缝拼接平滑过渡的良好视觉效果.     

基于特征保持的曲面网格简化

为了在简化网格的同时保持曲面网格的特征细节, 提出了一种特征保持的曲面网格简化新方法。首先论证并采用了刻画曲面特征的顶点法向量作为统一度量标准, 推导出了基于顶点法向量变化的折叠代价, 以边折叠法对曲面网格进行简化。实验表明, 该方法既能较好地保持曲面的特征细节, 又能同步对网格的高曲率区和低曲率区进行简化, 具有良好的简化特性; 统一的度量标准也为网格简化过程的实际控制提供了很大的方便。     

一种适合VRML应用的三角网格简化算法

交互虚拟环境中，VRML作为三维场景描述语言得到广泛应用，场景中的物体常常用三角形网格模型来描述，本文提出了一种适合VRML应用的网格简化算法，该算法不仅可以快速减少模型中的画片数目而且能保持模型良好的视觉效果，算法中给出了一种有效的误差控制方法，能在用户指定的误差范围内通过使原始网格中的边折叠达到大量简化的目的，该算法实现简单且速度快，另外能够有效地支持细节层次模型的表示，最后给出实例证明了该算法的有效性。