[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于距離加權(quán)最小折疊代價(jià)的三維模型邊折疊簡(jiǎn)化的方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201310210453.2 | 申請(qǐng)日: | 2013-05-31 |
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN103295266A | 公開(kāi)(公告)日: | 2013-09-11 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 鄧龍騰;羅笑南;薛凱軍;肖劍 | 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: | 東莞中山大學(xué)研究院;中山大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào): | G06T17/00 | 分類(lèi)號(hào): | G06T17/00 |
| 代理公司: | 暫無(wú)信息 | 代理人: | 暫無(wú)信息 |
| 地址: | 523808 廣東省*** | 國(guó)省代碼: | 廣東;44 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 基于 距離 加權(quán) 最小 折疊 代價(jià) 三維 模型 簡(jiǎn)化 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及技術(shù)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,具體涉及一種基于距離加權(quán)最小折疊代價(jià)的三維模型邊折疊簡(jiǎn)化的方法。
背景技術(shù)
隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展進(jìn)步,三維圖形由于其更生動(dòng)具體的立體效果,越來(lái)越傾向于取代二維圖形在人們生活、工作領(lǐng)域的地位。越來(lái)越多的三維圖形出現(xiàn)在數(shù)字電視、動(dòng)畫(huà)游戲、地圖繪制和醫(yī)療成像等領(lǐng)域中。隨著三維模型數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的不斷提高,三維模型的精度也隨之增長(zhǎng),這給處理能力有限的交互式設(shè)備帶來(lái)了巨大的壓力。然而有些場(chǎng)合下并不需要有如此高精度的三維模型,因此需要對(duì)三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,從而加快交互終端的處理能力。
與二維圖片用圖像分辨率來(lái)表示圖像精度的方法一樣,三維圖形也用模型分辨率來(lái)對(duì)應(yīng)模型數(shù)據(jù)密度的大小。模型數(shù)據(jù)密度大意味著模型分辨率高,模型比較精確精細(xì);模型數(shù)據(jù)密度小意味著模型分辨率低,模型比較粗糙簡(jiǎn)陋。因此三維圖形網(wǎng)格簡(jiǎn)化的實(shí)質(zhì)就是:對(duì)三維網(wǎng)格模型的點(diǎn)和三角面片進(jìn)行處理,在盡量保持原始模型特征的情況下,去除不影響原始模型特征的多余的點(diǎn)和面片,從而減低模型的數(shù)據(jù)密度,獲得能夠滿(mǎn)足需要的分辨率比較低的模型,使得三維圖形在設(shè)備終端的顯示和編輯變得容易并減少三維圖形數(shù)據(jù)在因特網(wǎng)上傳輸?shù)膲毫Α?/p>
早在1976年就有學(xué)者James?Clark提出了三維模型簡(jiǎn)化的思想,近些年,隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展進(jìn)步以及三維模型應(yīng)用范圍的拓展,越來(lái)越多的研究人員對(duì)三維模型簡(jiǎn)化進(jìn)行了深入全面的研究,特別是采用網(wǎng)格來(lái)表示三維模型成為主流之后,涌現(xiàn)眾多的三維模型簡(jiǎn)化算法。
現(xiàn)有的一個(gè)基于最小折疊代價(jià)的三維模型邊折疊簡(jiǎn)化算法,通過(guò)頂點(diǎn)對(duì)折疊代價(jià)的衡量,綜合考慮頂點(diǎn)對(duì)的選擇對(duì)三維模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響以及對(duì)被選擇的頂點(diǎn)對(duì)不同折疊操作對(duì)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響,從而使得簡(jiǎn)化后的模型能夠保留更多原始模型的特征。
對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù),該算法雖然綜合考慮了頂點(diǎn)對(duì)的選擇對(duì)三維模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響以及對(duì)被選擇的頂點(diǎn)對(duì)不同折疊操作對(duì)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響,使得簡(jiǎn)化后的模型能夠保留更多原始模型的特征。但是其對(duì)于存在狹長(zhǎng)三角面片的網(wǎng)格模型缺乏考慮。如圖1所示,點(diǎn)A和B為選擇的具有最小折疊代價(jià)的頂點(diǎn)對(duì),如果將點(diǎn)B向點(diǎn)A合并,則對(duì)模型不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。然而可能存在點(diǎn)A向點(diǎn)B合并,那么在合并后,就將產(chǎn)生如圖2所示的結(jié)果:產(chǎn)生了多個(gè)狹長(zhǎng)的小三角面片。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是對(duì)一種基于距離加權(quán)最小折疊代價(jià)的三維模型邊折疊簡(jiǎn)化算法的改進(jìn),其主要目標(biāo)是處理存在狹長(zhǎng)三角面片的三維模型。使用本發(fā)明的基于距離加權(quán)最小折疊代價(jià)的邊折疊簡(jiǎn)化算法,能夠盡量減少簡(jiǎn)化模型產(chǎn)生狹長(zhǎng)三角面片的出現(xiàn),從而盡量保持了原始模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征點(diǎn)。
本發(fā)明是一種基于距離加權(quán)最小折疊代價(jià)的三維模型邊折疊簡(jiǎn)化的方法。該算法以基于最小折疊代價(jià)的邊折疊算法為基礎(chǔ),在選擇頂點(diǎn)對(duì)上進(jìn)行了改進(jìn)。首先計(jì)算出所有頂點(diǎn)與其所有相鄰頂點(diǎn)的平均距離,然后將頂點(diǎn)與相鄰頂點(diǎn)的距離與平均距離的比值作為折疊代價(jià)的一個(gè)系數(shù),距離比值與折疊代價(jià)兩者的乘積作為新的折疊代價(jià)參與評(píng)估,該方法包括如下步驟:
步驟一:讀取三維模型的obj文件,求出平均起伏權(quán)值,確定參考閾值;
步驟二:根據(jù)模型文件中點(diǎn)的次序循環(huán)遍歷模型中的頂點(diǎn)v,全部遍歷完則進(jìn)入步驟八,否則進(jìn)入步驟三;
步驟三:通過(guò)將v的頂點(diǎn)起伏權(quán)值與參考閾值進(jìn)行比較,判斷該點(diǎn)是否是特征點(diǎn),是則進(jìn)入步驟二;否則進(jìn)入步驟四;
步驟四:遍歷該頂點(diǎn)v的所有相鄰頂點(diǎn),識(shí)別出未處理過(guò)的非特征頂點(diǎn),并將該頂點(diǎn)與所有這些相鄰非特征頂點(diǎn)均配對(duì)作為邊折疊操作的候選頂點(diǎn)對(duì);
步驟五:計(jì)算出該頂點(diǎn)與所有相鄰非特征頂點(diǎn)之間的距離,求和并算出平均距離以及每個(gè)相鄰頂點(diǎn)的距離比值;
步驟六:對(duì)每一對(duì)頂點(diǎn)都模擬進(jìn)行邊折疊操作,計(jì)算邊折疊之后產(chǎn)生的折疊代價(jià),將其與相應(yīng)頂點(diǎn)的距離比值的乘積作為新的折疊代價(jià)。進(jìn)入步驟七;
步驟七:選擇折疊代價(jià)最小的那對(duì)候選頂點(diǎn)對(duì)作為進(jìn)行邊折疊操作的輸入,如果有多個(gè)這樣的頂點(diǎn)對(duì)存在,選擇距離最近的頂點(diǎn)對(duì)。此時(shí)模型頂點(diǎn)數(shù)減少一個(gè)。然后轉(zhuǎn)入步驟二,繼續(xù)進(jìn)行簡(jiǎn)化;
步驟八:將簡(jiǎn)化后保留的頂點(diǎn)及面片信息保存到新的obj文件中,以供下一次簡(jiǎn)化使用。
通過(guò)本發(fā)明提供的方法,本發(fā)明首先保持了基于最小折疊代價(jià)的三維模型邊折疊簡(jiǎn)化算法的簡(jiǎn)化有效性,即簡(jiǎn)化后能夠達(dá)到同樣的保持原始模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征的效果。其次,本發(fā)明創(chuàng)造性的將頂點(diǎn)間的距離與折疊代價(jià)相結(jié)合進(jìn)行了考慮,這使得在簡(jiǎn)化過(guò)程中降低了狹長(zhǎng)三角面片出現(xiàn)的可能。
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