三维模型网格简化技术研究
发布时间：2021-10-26 20:44
当前,计算机图形学发展迅速,计算机性能大幅提高,三维模型已经成为重要的多媒体数据类型被广泛应用到虚拟现实、游戏动画、生产制造等领域。与此同时,模型的高度细节化和对图形图像真实感的需求也给计算机的存储、渲染、传输以及编辑处理带来了巨大的压力。对三维模型进行简化及生成多层次的细节模型是解决此类问题的有效途径。三维模型简化的目的是在保证模型重要结构的基础上,通过使用简单的模型来代替复杂的原始模型,实现自主控制场景复杂度、加速图形渲染速度。针对现有的模型简化技术进行综合分析,在二次误差度量的网格简化算法的基础上,提出了基于细节特征保留及纹理考量的简化算法。基于细节特征的保留简化算法旨在解决模型简化过程中细节容易丢失的问题,通过区域迭代对网格进行平面检测,区分敏感及非敏感结构,在边折叠代价中给与不同的加权值,并计算网格锐度因子,重新设计边折叠代价。同时细节保留算法也考虑了网格局部三角形正则度对网格质量的的影响,在锐度检测基础上结合维诺多边形来进行局部网格优化。基于纹理信息考量的简化算法,目的是生成更好的网格模型从而使得纹理贴图更合理,利用马尔科夫随机场获取每个网格对应纹理片段,并计算其纹理面积及...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维模型简化前后对比图(左侧为简化前的模型，右侧为简化后的模型)
图 1.2 基于细节特征保留部分研究效果对比图Wuli W 等[21]针对现有的网格简化算法大多不能同时兼顾细节、约简比和网格质量这一问题，提出了一种基于动态误差控制和粒子群优化的三角形网格自适应简化优化方法，分为网格简化和网格优化两个阶段。Qiao J 等[22]提出了一种基于二次误差度量的三角形网格简化方法，有效地保留了显著的全局特征，包括了检测模型的显著特征和根据特征的显著性，利用适当的权值对边缘进行收缩两个阶段，该方法能有效地保留图像的显著特征。Ozaki H 等[23]提出了一种基于 QEM 的大型网格模型的简化方法，利用机器学习方法进行训练，然而细节特征依旧容易丢失。Ho 等[24]提出了一个用户可控制的网格简化框架，该框架允许用户通过使用任何误差度量在简化网格的选定区域实现可预测的分辨率改进，用户可以自己选择需要的区域保留细节特征，但操作较为繁琐，不适合实用。Huang Jia 等[25]提出了一种基于局部环间矢量角变化的半边缘折叠渐进网格简化算法，对细节特征能保持良好，但对相对平坦的区域的简化顺序没有很好的约束。Qian Xunbo 等[26]做了新的尝试，其算法通过折叠三角面来完成模型的简化，然而三角面的折叠易丢失特征，因此对模型细节特
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文格模型为输入，利用基于拉普拉斯算子的形状描述符(L-descriptor)对几何特征进行初始检测，进一步优化了聚类方法，将拉普拉斯算子与 k 均值聚类算法结合起来进行顶点分类，随着简化幅度的增加，其特征保留的也越来越明显。如图 1.2 所示，为基于细节特征保留部分研究效果对比图。1.2.3 基于纹理视觉的简化研究为了提高模型成像的真实感，增加用户体验，模型除了网格数据还会有纹理数据，附带纹理图像，这样可以反映更加丰富的模型信息，国内外学者也对简化过程中如何减少纹理信息误差进行了一系列的探究。如图 1.3 所示，为不同简化算法下人脸模型贴图对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]保持细节特征的带纹理模型的高质量简化算法[J]. 李世俊,姜晓彤,唐慧. 计算机应用研究. 2020(01)
[2]基于动态误差控制和PSO的三角网格模型简化优化方法[J]. 王武礼,段黎明,王浩宇,白洋. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[3]一种保持特征的网格简化算法[J]. 钱勋波,罗立宏. 机电工程. 2017(10)
[4]基于Voronoi极点特征值显著度加权的网格简化算法[J]. 魏宁,徐婷婷,高开源,董方敏. 图学学报. 2017(03)
[5]保持细节特性的局部误差渐进网格简化算法[J]. 黄佳,温佩芝,李丽芳,朱立坤. 计算机应用. 2016(06)
[6]保持特征的高质量三角网格简化方法[J]. 张霞,段黎明,刘璐. 计算机集成制造系统. 2014(03)
[7]带纹理的三维模型简化算法[J]. 冯翔,周明全. 计算机辅助设计与图形学学报. 2009(06)
[8]体积平方度量下的特征保持网格简化方法[J]. 周元峰,张彩明,贺平. 计算机学报. 2009(02)
[9]基于面删除的四面体网格简化新算法[J]. 王选明,吴菊英,吴恩华. 电子学报. 2007(12)
[10]基于内角余弦和的三角形正则度评定与网格优化[J]. 刘泗岩,廖文和,刘浩. 机械科学与技术. 2007(04)
本文编号：3460174
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维模型简化前后对比图(左侧为简化前的模型，右侧为简化后的模型)
图 1.2 基于细节特征保留部分研究效果对比图Wuli W 等[21]针对现有的网格简化算法大多不能同时兼顾细节、约简比和网格质量这一问题，提出了一种基于动态误差控制和粒子群优化的三角形网格自适应简化优化方法，分为网格简化和网格优化两个阶段。Qiao J 等[22]提出了一种基于二次误差度量的三角形网格简化方法，有效地保留了显著的全局特征，包括了检测模型的显著特征和根据特征的显著性，利用适当的权值对边缘进行收缩两个阶段，该方法能有效地保留图像的显著特征。Ozaki H 等[23]提出了一种基于 QEM 的大型网格模型的简化方法，利用机器学习方法进行训练，然而细节特征依旧容易丢失。Ho 等[24]提出了一个用户可控制的网格简化框架，该框架允许用户通过使用任何误差度量在简化网格的选定区域实现可预测的分辨率改进，用户可以自己选择需要的区域保留细节特征，但操作较为繁琐，不适合实用。Huang Jia 等[25]提出了一种基于局部环间矢量角变化的半边缘折叠渐进网格简化算法，对细节特征能保持良好，但对相对平坦的区域的简化顺序没有很好的约束。Qian Xunbo 等[26]做了新的尝试，其算法通过折叠三角面来完成模型的简化，然而三角面的折叠易丢失特征，因此对模型细节特
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文格模型为输入，利用基于拉普拉斯算子的形状描述符(L-descriptor)对几何特征进行初始检测，进一步优化了聚类方法，将拉普拉斯算子与 k 均值聚类算法结合起来进行顶点分类，随着简化幅度的增加，其特征保留的也越来越明显。如图 1.2 所示，为基于细节特征保留部分研究效果对比图。1.2.3 基于纹理视觉的简化研究为了提高模型成像的真实感，增加用户体验，模型除了网格数据还会有纹理数据，附带纹理图像，这样可以反映更加丰富的模型信息，国内外学者也对简化过程中如何减少纹理信息误差进行了一系列的探究。如图 1.3 所示，为不同简化算法下人脸模型贴图对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]保持细节特征的带纹理模型的高质量简化算法[J]. 李世俊,姜晓彤,唐慧. 计算机应用研究. 2020(01)
[2]基于动态误差控制和PSO的三角网格模型简化优化方法[J]. 王武礼,段黎明,王浩宇,白洋. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[3]一种保持特征的网格简化算法[J]. 钱勋波,罗立宏. 机电工程. 2017(10)
[4]基于Voronoi极点特征值显著度加权的网格简化算法[J]. 魏宁,徐婷婷,高开源,董方敏. 图学学报. 2017(03)
[5]保持细节特性的局部误差渐进网格简化算法[J]. 黄佳,温佩芝,李丽芳,朱立坤. 计算机应用. 2016(06)
[6]保持特征的高质量三角网格简化方法[J]. 张霞,段黎明,刘璐. 计算机集成制造系统. 2014(03)
[7]带纹理的三维模型简化算法[J]. 冯翔,周明全. 计算机辅助设计与图形学学报. 2009(06)
[8]体积平方度量下的特征保持网格简化方法[J]. 周元峰,张彩明,贺平. 计算机学报. 2009(02)
[9]基于面删除的四面体网格简化新算法[J]. 王选明,吴菊英,吴恩华. 电子学报. 2007(12)
[10]基于内角余弦和的三角形正则度评定与网格优化[J]. 刘泗岩,廖文和,刘浩. 机械科学与技术. 2007(04)
本文编号：3460174
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