[發明專利]一種三維動畫模型的自適應簡化方法

無效

• 申請號: 200810028033.1
• 申請日: 2008-05-12
• 公開（公告）號: CN101308579A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 王建民;曹順艇;龔武明;車春回;羅笑南
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于計算機圖形圖像處理領域，涉及到一種對三維動畫模型進行自適應簡化的方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步，三維動畫作為一種新的媒體形式，已經開始逐漸進入人們的生產和生活中，在虛擬現實、動畫游戲、計算機圖形學、計算機輔助設計、地理信息系統、醫學圖形等領域越來越多地應用到三維動畫，這些三維動畫中涉及的三維網格模型產生數以百萬計的面片，對計算機的存儲容量、處理速度、繪制速度、傳輸效率等都提出很高的要求。尤其隨著三維激光掃描以及建模技術的快速發展，取得各種真實物體的高精度三維模型已不困難。而與此同時，這些模型的三維網格也變得越來越稠密，數據量不斷增大，從而給模型的傳輸和繪制帶來很大困難。

同時由于許多終端設備在計算能力、存儲容量、網絡帶寬和顯示性能等方面的限制，復雜的三維模型數據并不適合面向所有終端的圖形應用。一方面，這些終端各方面的性能通常無法支持太復雜的三維模型顯示，往往會造成系統響應時間過長，甚至死機的情況，影響用戶的使用。另一方面，由于這些終端顯示屏幕分辨率的限制，過于復雜的三維模型，只會造成在同一個屏幕像素上折疊過多的點，不會對顯示效果有任何影響，浪費了終端資源和網絡帶寬。

實際上，這些三角形網格模型表面的數據點往往是過采樣的，特別是在曲率較小的部分，只需要很少的采樣點就足以表達模型的幾何形狀。因此解決三維動畫數據量大的一個辦法就是對三維動畫模型數據進行簡化，用盡可能少的數據獲得盡可能好的顯示效果。

現有的網格數據簡化的幾何元素刪除方法是一種重要的圖形簡化方法，其原理是在保持一定的幾何誤差的前提下，刪除對模型幾何特征影響較小的幾何“圖元”。“刪除”又分直接刪除、通過合并兩個或多個面來刪除邊或面、對邊或三角形進行折疊等三種情況，移去或刪除操作一直進行到模型不能簡化或達到指定近似誤差為止。關于幾何元素刪除的算法，國內外不少學者提出了很多的算法，按照“圖元”的不同，這些方法可以被大致分為三個類別，如附圖1所示：

頂點刪除Vertex?Decimation?Process(VDP)：基本操作是一個頂點及其相鄰的三角面片被刪除，并且對產生的空洞進行重新三角化。

邊折疊Edge?Collapse?Process(ECP)：一條邊被折疊成一個新的頂點，同時邊的相鄰的兩個三角形被刪除。這是被廣泛使用的一種簡化操作，不少算法都是基于這種操作的。

三角形折疊Triangle?Collapse?Process(TCP)：網格中某個三角形折疊成一個新頂點，同時刪除與這個舊三角形共邊的相鄰三角形。

以上三種幾何元素刪除算法中，被刪除的點、邊、面等都屬于網格的基本幾何要素，可以從網格模型中直接獲得，屬于直接的幾何元素刪除簡化算法。這類直接的幾何元素刪除算法，例如邊折疊由于每次操作只對模型作小量的修改，因此簡化的質量比較出色，現在大部分的研究都是集中在邊折疊操作的基礎上。

本發明根據基于邊折疊簡化算法，對網格圖形的幾何元素進行刪除，以實現簡化目的，同時針對三維動畫中的不同模型和終端顯示屏幕分辨率定義不同的模型精度感知因子，改進Garland的二次誤差(QEM)來對簡化進行誤差控制。以達到在保證顯示質量的前提下盡可能降低模型面片規模的目的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種三維動畫模型的自適應簡化方法，其實質就是減少模型的點和面，但又要保證終端顯示質量。

為了實現發明目的，采用的技術方案如下：

一種三維動畫模型自適應簡化方法，所述簡化方法基于邊形折疊簡化算法，根據終端顯示屏幕分辨率，對網格圖形的幾何元素進行刪除，以實現簡化目的，并對三維動畫中的不同模型定義不同的模型精度感知因子，改進Garland的二次誤差(QEM)來對簡化進行誤差控制。

所述簡化方法具體包括如下步驟：

(1)檢索動畫模型中的空間三維動畫前景模型和背景模型；

(2)對前景模型進行自適應簡化；

(3)對背景模型進行自適應簡化。

所述步驟(1)還涉及三維動畫中動畫模型、前景模型和背景模型的定義，