[發明專利]基于外觀保持的三維模型簡化方法

無效

• 申請號: 201110252448.9
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102306394A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 李鳳霞;趙鄧;李仲君;陳宇峰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種三維模型簡化方法，屬于計算機圖形圖像處理技術領域。

背景技術

三維模型作為三維仿真應用的基本組成部分，隨著仿真系統的日益復雜，為了追求更高的真實感，三維模型變得越來越精細，導致模型的規模愈加龐大。但是高分辨率的模型對于計算機系統的存儲容量、處理能力、渲染速度、傳輸速度等構成極大挑戰，難以滿足實時渲染的要求。在實際應用中，針對不同的應用場合，考慮到計算機的處理能力和場景的真實感等因素平衡折衷，一般選擇一個合適的低分辨率模型代替原始高分辨率模型，降低系統開銷，即模型簡化。

模型簡化的目的是通過特定的方法，降低原始模型的規模，同時在簡化過程中盡量保持原始模型的形狀和特征。目前已有三角形模型簡化方法按照幾何元素操作基礎可以劃分為頂點刪除方法、三角形面片刪除方法和邊折疊方法三類。其中邊折疊方法由于速度、健壯性的優勢，以及作為增量式簡化具有自然生成多分辨率模型的優點，獲得了廣泛深入的應用。其基本思想是：在每一次簡化操作中以邊作為被刪除的基本幾何元素，并增加一個新點，所有與被刪除的邊相連的點都與該新點相連，使模型仍保持三角形網格。在迭代進行多次選擇性邊折疊后，模型可簡化至任意分辨率。

邊折疊方法關鍵需要解決兩個主要問題，即選取折疊邊和確定代替邊上新頂點的位置。Garland等人在《Surface?simplification?using?quadric?error?metric》中提出的二次誤差度量(Quadric?Error?Metric，簡稱QEM)方法，將簡化誤差度量簡化為計算簡單的頂點到相關平面的距離平方和，然后依據誤差大小來排序各條待收縮邊，控制簡化過程。假設對邊(v_i，v_j)進行折疊，則與邊(v_i，v_j)相關聯的三角形集合Planes(i，j)構成了原模型上的一個區域。將一次邊折疊操作記作分為如下三步改變模型：

(1)將頂點v_i移到位置

(2)將出現v_j的所有地方用v_i代替，即將所有關聯至v_j的邊關聯至v_i；

(3)刪除v_j，刪除所有的退化邊和退化三角形。

設折疊后生成的新位置定義這次折疊帶來的新誤差為到三角形集合Planes(i，j)中每個三角形所在面的距離的平方和，即Δ(v‾)=Σp∈Planes(i,j)(pTv‾)2]]>

其中p＝[a?b?c?d]^T表示三角型集合，Planes(i，j)中的每個三角形所在面的方程n^Tv+d＝0，其中n＝[a?b?c]^T為單位向量，d是距離常量，點到任一平面距離的平方和可表示如下：