[發明專利]一種應用于VR虛擬銀行的三維網格簡化方法

有效

• 申請號: 202011266930.3
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112258655B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 李明亮;許雷;張孟;鄭一博
• 申請（專利權）人: 河北地質大學;石家莊融尚科技有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T15/04;G06T19/00
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 劉麗麗;任麗梅

本發明公開了一種應用于VR虛擬銀行的三維網格簡化方法，包括依次進行的以下步驟：一、計算出簡化后理論三角面數；二、計算每個三角網格中包含的每個原始三角形的誤差矩陣；三、獲得三維網格模型的幾何誤差和紋理誤差；四、計算每條邊的邊塌縮誤差；五、構造最小堆；六、選取塌縮誤差最小的邊進行塌縮簡化；七、進行邊塌縮操作；八、得簡化后三角片面數；九、若簡化后三角面片數大于所述簡化后理論三角面數，則轉步驟六繼續進行簡化，反之結束簡化流程。本發明能夠實現在進行三維網格簡化的同時保證展現模型的質量，并且不會嚴重影響系統運行的目的，從而更好地實現基于VR的網上虛擬銀行系統。本發明屬于圖像處理技術領域，用于三維網格簡化。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，涉及一種三維網格簡化方法，具體地說是一種應用于VR虛擬銀行的三維網格簡化方法。

背景技術

虛擬現實(VR)技術飛速發展，目前在旅游展覽、工程設計、裝配維修、醫療研究、軍事訓練等領域應用廣泛。虛擬現實技術的出現讓許多事物以新形態出現在人們面前，正逐步改變著人們傳統的生活方式。依托于VR技術的虛擬網上銀行應運而生。虛擬銀行是指利用虛擬信息處理技術所創建的三維電子化銀行。因為虛擬銀行的所有業務均通過網絡辦理，所以其辦公效率更快，且服務和運營費率更低，具有運營成本低、放貸效率高等諸多益處。推出虛擬銀行，是智慧銀行措施中的重要一環，將推動金融創新，帶來更好的用戶體驗，并進一步促進普惠金融的實現。

虛擬銀行目前在英國、德國、新加坡等多國均已面試。國內目前香港已率先推出虛擬銀行牌照，香港金管局已經發出8張虛擬銀行牌照。獲得虛擬銀行牌照的公司，有中銀香港、京東科技、渣打銀行、螞蟻金服、騰訊、工商銀行、小米和平安集團眾多實力強勁的金融和科技公司身影。

目前基于VR系統的虛擬銀行實現主要是通過Unity?3D技術和WebVR技術來實現。3D模型是VR系統構建的基礎。為了使用戶獲得真實的沉浸式交互體驗，系統中場景和模型的構建必須盡可能逼真。但是，隨著VR技術、計算機圖形學等技術的飛速發展，三角形網格構建出的三維模型逐漸精細化，這使得模型的形態特征十分復雜、導致三維模型文件的數據量過于龐大，從而使虛擬現實系統的實時響應機制因沉重的內存負擔而緩慢、卡頓，不利于進行實時的人機交互。并且因現有WebVR技術受網絡條件以及瀏覽器運算能力的影響，WebVR系統不支持數據量過大的模型加載進場景。因此，為了優化虛擬現實系統、增強其響應速度和交互的流暢度，發明一種面向VR虛擬銀行構建的模型簡化方法，目標是在減少三維模型數據量的同時保證簡化模型質量，并花費盡量少的時間來完成這一過程。

現有網格簡化方法主要是Garland提出的二次誤差測度(QEM)算法和Hoppe提出的漸進網格(PM)算法及其改進算法。

Hoppe提出的漸進網格(PM)算法是采用邊塌縮的思想進行網格簡化。如圖1所示，三角網格中有一條三角形邊uv，u和v分別是三角邊的兩個端點，A和B是以uv為公共邊的兩個三角形；當邊uv為塌縮邊時，進行以下操作：用頂點v來替換頂點u，并使其它鄰居頂點與新頂點連接，然后把頂點u及相關信息刪除。這就完成了一次目標三角邊塌縮，其中v稱為u的塌縮目標。由圖1知對于一個實體模型來說，進行一次三角邊塌縮，可以刪除一個三角形頂點、三條三角形邊和兩個三角形面片。通過反復選擇刪減，最終就會得到一定要求的簡化網格。

二次誤差測度方法在網格簡化質量上僅次于塌縮代價控制方法，但是其計算速度較快，并且內存消耗較小。設邊e為目標塌縮邊，而u和v分別為三角形邊e的兩個端點，p(e)為頂點u和v的相關三角形所在平面構成的平面集合的并集，當將邊e塌縮到某一個新的位置點v_bar＝∣x_bar,y_bar,z_bar,1∣時，其產生的誤差Q定義為塌縮后的頂點v_bar到p(e)中各個平面的距離的平方和，即