[發(fā)明專利]用于優(yōu)化計(jì)算機(jī)圖形的多邊形簡化的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380052961.0
• 申請(qǐng)日: 2013-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN104769646A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 烏爾里克·林達(dá)爾;古斯塔夫·約翰森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杜亞實(shí)驗(yàn)室股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 寧曉;鄭霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及計(jì)算機(jī)圖形，并且更具體地涉及用于優(yōu)化三維圖形圖像的多邊形簡化的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法。本發(fā)明還涉及對(duì)應(yīng)的圖像處理設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

發(fā)明背景

人工計(jì)算機(jī)圖形(CG)環(huán)境的創(chuàng)造和交互式可視化是計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。許多應(yīng)用諸如CAD、結(jié)構(gòu)走查、模擬、醫(yī)學(xué)可視化和包括交互式導(dǎo)航的計(jì)算機(jī)游戲，即，能夠圍繞計(jì)算機(jī)模型/場(chǎng)景以每秒超過10幀移動(dòng)。

交互式計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域內(nèi)的共同趨勢(shì)是增加CG數(shù)據(jù)集的量。大的CG數(shù)據(jù)集要求用于加速進(jìn)程的專用圖形系統(tǒng)。然而，現(xiàn)存的模型不能以交互式的速度渲染，即使是采用當(dāng)前高端的計(jì)算機(jī)硬件也不能以交互式速度渲染。計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展是不可能解決所描述的問題，因?yàn)镃G數(shù)據(jù)的大小和二級(jí)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的大小以比其相關(guān)的硬件的發(fā)展更快的速率增加。

CG數(shù)據(jù)往往采用三角網(wǎng)格來表示，或更普遍的采用多個(gè)多邊形表示。這些網(wǎng)格通常不是優(yōu)化的用于顯示或模擬性能。在大多數(shù)應(yīng)用中，初始網(wǎng)格經(jīng)常被優(yōu)化的版本取代，優(yōu)化的版本可以近似具有更少的面，或包含使它們更適合用于如上所提到的特定應(yīng)用的其它特性。

為了阻止計(jì)算速度下降，往往事先采用創(chuàng)建具有少量三角形/多邊形的三維GC數(shù)據(jù)的自動(dòng)技術(shù)。然而，在采用多邊形簡化的自動(dòng)過程時(shí)，有時(shí)發(fā)生不良的視覺誤差。通常，為特定的GC數(shù)據(jù)集負(fù)責(zé)的圖形設(shè)計(jì)者然后必須手動(dòng)地做出合適的調(diào)整用于實(shí)現(xiàn)視覺上的吸引，但是仍然簡化多邊形。因此，將期望的是，允許多邊形簡化過程的進(jìn)一步自動(dòng)化，降低成本并且可能地獲得更優(yōu)化的多邊形簡化的GC數(shù)據(jù)。

發(fā)明概要

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，以上至少部分由用于優(yōu)化初始的三維圖形圖像的多邊形簡化的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法緩解，該方法包括執(zhí)行第一多邊形簡化過程，產(chǎn)生是初始三維圖形圖像的多邊形簡化表示的第一三維圖形圖像，將第一三維圖形圖像與初始三維圖像學(xué)圖像進(jìn)行比較，基于第一三維圖像學(xué)圖像和初始三維圖形圖像之間的比較結(jié)果，確定視覺誤差，并且，如果視覺誤差度量在預(yù)定的誤差范圍之外，則執(zhí)行第二多邊形簡化過程，導(dǎo)致是初始三維圖形對(duì)象的多邊形簡化表示的第二三維圖形圖像。

借助于本發(fā)明，當(dāng)執(zhí)行多邊形簡化過程時(shí)，可能自動(dòng)識(shí)別視覺誤差的出現(xiàn)，因此通過最小化用于實(shí)現(xiàn)例如可視化吸引產(chǎn)生的多邊形簡化的圖像所需的手動(dòng)勞動(dòng)的量導(dǎo)致減少成本的優(yōu)點(diǎn)。這是根據(jù)本發(fā)明，通過確定“原始”圖像和產(chǎn)生于初始多邊形簡化過程的圖像之間的差異來達(dá)到的。如果作為比較/確定結(jié)果的視覺誤差度量，超過(或是小于)預(yù)定的誤差范圍，對(duì)多邊形簡化過程(即，第二多邊形簡化過程)進(jìn)行修正用于再迭代多邊形簡化的目的，使得產(chǎn)生的圖像(例如，要在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的圖像)更好的匹配所期望的“質(zhì)量等級(jí)”。

應(yīng)該在本發(fā)明的上下文中理解的是，視覺誤差度量可以基于三維圖像的單個(gè)“視圖”也可以基于三維圖像的多個(gè)不同“視圖”。在三維圖像的多個(gè)視圖的情況下，該多個(gè)視圖可以例如合并到或累積到一個(gè)單個(gè)視圖無關(guān)的視覺誤差度量或針對(duì)三維圖像中的多個(gè)視圖中的每個(gè)(或至少一些)視圖用單獨(dú)的視圖相關(guān)的視覺誤差度量來表示。

誤差范圍可以例如基于所期望的產(chǎn)生圖像的視覺外觀，和/或與預(yù)定的多邊形簡化比例相組合(即，當(dāng)將初始圖像與關(guān)于多邊形的數(shù)量的產(chǎn)生的圖像進(jìn)行比較時(shí))或與產(chǎn)生圖像的“多邊形規(guī)劃”相組合。

通常，初始的三維圖形圖像、第一三維圖形圖像和第二三維圖形圖像是包括形成3-D計(jì)算機(jī)圖形圖像的多個(gè)多邊形的多邊形圖像。如上所討論，三維計(jì)算機(jī)圖形可以例如用于關(guān)于實(shí)時(shí)可視化、計(jì)算機(jī)游戲、CAD相關(guān)的軟件等等。

此外，本發(fā)明的示例性優(yōu)點(diǎn)涉及在原始圖像和/或多邊形簡化的圖像內(nèi)精確定位“問題區(qū)域”的可能性。這樣的優(yōu)點(diǎn)提供了引入不精確和更快的視覺誤差度量的可能性，由此給出更快的迭代初始結(jié)果，該迭代初始結(jié)果則由選定的(即，第二)多邊形簡化過程的完整版本的多個(gè)通路進(jìn)一步精確。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，第二多邊形簡化過程引入相較于第一多邊形簡化過程的更低級(jí)的多邊形簡化。

因此，如果視覺誤差度量超出預(yù)定的誤差范圍，則選擇第二多邊形簡化過程以不減少“硬”如使用第一多邊形簡化過程最初獲得的多邊形的數(shù)量。

然而，可替代的是，第二多邊形簡化過程可以代替地引入相較于第一多邊形簡化過程的更高等級(jí)的多邊形簡化。因此，相反地，如果所確定的視覺誤差度量被識(shí)別為小于所期望(或所預(yù)期的)的視覺誤差度量，則可以可能選擇配置為獲取更高等級(jí)的多邊形簡化(即，關(guān)于第二圖像與第一圖像進(jìn)行比較，產(chǎn)生更少的多邊形)的第二多邊形簡化過程。