[發明專利]一種保持外觀特征的模型簡化方法

有效

• 申請號: 201010584758.6
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102024268A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 何發智;萬方
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及計算機圖形學的實時繪制技術領域，尤其涉及一種保持外觀特征的模型件簡化方法。

背景技術

Garland于1997年提出基于二次誤差測度(Quadric?Error?Metric)的邊折疊簡化算法(簡稱QEM算法)(參見文獻1)是至今為止在效果和性能的綜合上達到的最佳的網格模型簡化算法，他以頂點到相關三角平面距離的平方和作為誤差測度，能生成高質量的簡化模型，并且誤差項是一個二次曲面方程形式，用矩陣表示非常方便，可以提前計算，因此簡化的速度是很快的。QEM算法把確認為邊界的邊通常會賦予一個很大的誤差測度值，以避免對邊界邊的過早折疊從而造成形狀的變形。在帶顏色屬性的模型能夠的簡化上，QEM算法采用了一個更高維的仿射子空間，誤差度量依然利用原來的二次曲面方程的形式，在計算上帶來了方面，但是因為新頂點v’是原頂點v到這個仿射子空間的投影，它的誤差度量可以被視為兩項之和，一個是幾何誤差，一個是屬性誤差，但幾何誤差項并不對應于它在R³空間中的投影。因此，有可能v并沒有和幾何上最近的點進行比較，而是和屬性上最近的點比較，這樣可能會低估實際的誤差，有時模型表面的細節特征會發生變形甚至丟失。

文獻1：M.Garland?and?P.Heckbert，Simplification?Using?Quadric?Error?Metrics，ComputerGraphics(Proe.Siggraph?97)，vol.31，ACM?Press，New?York，1997，pp.209-216.

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明的目的是提供一種保持外觀特征的模型件簡化方法，以使得簡化劇烈的模型仍能保留較好的外觀和形狀特征。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

①紋理圖的預處理：利用Mallat小波邊緣檢測算法從紋理圖像提取邊緣特征，利用Mallat小波邊緣檢測算法進行紋理圖像的邊緣檢測，并進行噪聲去除主要隨尺度增加模極大值急劇減小的點，以得到符合條件的極大值，得到單象素級邊緣；

②利用邊緣圖與頂點的對應關系，確定頂點的邊緣屬性：

對于任意一個頂點，在紋理圖上找到其對應的映射像素，從而決定其是否是邊緣點，對于邊緣點，記錄一個邊緣標志b-flag＝1，

Vlight(i)=1b-flag=10b-flag=0]]>

對于每條邊而言，它的權重值就是兩個頂點的V_light(i)的和：

E_light(v1，v2)＝V_light(v1)+V_light(v2)；

③在紋理圖上提取邊紋理差異，邊紋理差異越大，頂點對應的邊被折疊的優先級越低，所述邊紋理差異度量的公式為：

E_diff(v1，v2)＝α×D(v1，v2)×D_rgb(v1，v2)

其中D(v1，v2)是兩個頂點的歐幾里德距離，D_rgb(v1，v2)是兩個頂點顏色空間的距離，α是一個系數常量，用來統一D(v1，v2)和D_rgb(v1，v2)的距離單位；

④計算頂點曲率，曲率高處的頂點，頂點對應的邊被折疊的優先級越低；其中，求解三角網格表面的高斯曲率采用如下公式：