基于重要度的保形三角网格简化方法研究

发布时间：2019-11-25 20:47

【摘要】：随着计算机科学技术的不断地发展，，计算机图形学已经广泛地应用于各个领域，如工程、医药、艺术、广告业等。而三维扫描技术与图像获取技术的出现及迅速地发展，使得三维几何模型广泛地应用在游戏动漫，虚拟现实技术，逆向工程等众多领域。获取海量的高精度的三维数据信息成为现实，但随之而来的三维几何模型的构造和处理给计算机的处理能力带来了极大地挑战，于是，网格简化技术应运而生，并且逐渐成为了计算机图形学研究的重点和热点问题之一。如何更快更好地以简单的几何模型代替复杂的几何模型，具有非常重要的现实意义。本文以边为出发点，提出基于顶点重要度的边折叠简化方法和基于三角剖分的边去除简化方法，在保持模型的重要几何特征的前提下，快速地推动网格简化。本文依据边折叠和边去除的思想探讨网格简化的关键技术，主要完成以下工作：（1）融合了顶点重要度和边折叠简化方法。对影响简化效果的相关因子（如三角面片形状因子，夹角因子等）进行了系统地分析并给出了判定准则。依据顶点重要度定义边折叠的代价和边的折叠顺序，确定边折叠后新顶点的位置。为了保证模型的简化质量，并不丢失模型的细节特征，通过冻结技术限定模型简化程度，并给出特征边和边界区域的简化处理方案。（2）提出了基于三角剖分的边去除简化方法。依据顶点删除的基本思想提出基于边去除的简化方法，综合分析给出边去除的基本准则，并对边去除后形成的空白区域进行三角剖分，以实现网格简化操作。为了保证网格重建的正确性，提出了快速判断顶点凹凸性的方法，分情况讨论了空白区域网格重建的基本过程，经过实验验证表明该方法是可行的。采用基于顶点重要度的边折叠简化方法和基于三角剖分的边去除简化方法是针对边实施简化的，由实验结果可知，此方法对光滑模型和不光滑模型同样适用，同时对带有边界区域和孔洞区域模型的处理也较为理想。
【图文】：

三角面片模型

型的表示空间中，一般描述一个物体需要包括三类基本信息：几何位置、拓信息。几何位置即点的位置坐标，记录模型中每一个点在空间所处点数表示，一般将顶点集合从 1 开始按顺序编号；拓扑结构关系则间的相互关系。一般采用三角面片来描述，表示每个三角面片是由用三个整数来表示，且顶点的编号是有序的，是按顺时针或逆时针1 右图，由于有两个面片的顶点的编号顺序错误，使得形成的面片存图则是顶点顺序正确的面片。由于顶点的顺序通常决定的三角面片形学软件进行模型显示时可能会导致该部分不可见，造成模型表面点索引的顺序尤为重要；属性信息一般包括点的颜色信息、三角面照等信息。由于模型的表示方法不同，属性信息也不是必须的，故通常只考虑几何位置和拓扑结构关系这两方面内容。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP391.41

【参考文献】