基于特征保持的网格简化算法研究及其应用

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随着计算机图形学及其相关理论和技术的快速发展,并且伴随着医学、三维扫描仪及后来CT等三维数据获取设备的不断改进,生成的三维模型数据的数量规模和复杂程度正在日益增长;同时,人们对于实时操纵几何数据的要求也越来越高:另一方面,移动手持设备迅猛发展并得到在生活中的广泛应用,用相对较低的处理能力来处理三维图形成为一个巨大的挑战。因此,针对手持设备的特点以及在此基础上进网格简化和显示的研究具有十分重要的意义。 本文围绕在移动手持设备上进行三维图形的显示,针对移动手持设备的特点,对模型的压缩策略和模型的特征点进行了研究,目标是提出一个在保持模型外观的基础上对网格模型进行压缩、简化,并且简化后的模型可以适应在移动手持设备上进行显示的完整算法。本文基于边折叠的网格简化算法,是在基于顶点相邻三角形单位法向量变化的边折叠网格简化基础上,在边折叠中引入了三角形的形状因子,从而避免了网格简化过程中产生畸形三角形面片;为了使网格模型尽量保形,该算法还采用了局部寻优策略,使每一步边折叠操作都尽可能保证了网格的外观;此外,通过分析顶点相邻三角形法向量方向,提出基于向量束长度的方法来识别出模型的特征点,同时根据顶点的邻接三角形数目和邻接顶点数目的关系异识别出边界点,从而在边折叠操作时进行特征保留的策略;完整的保持模型外观和特征保留的边折叠网格简化算法可以在保持模型外观的同时有效的降低模型的规模,从而为在移动手持设备上显示几何模型提供了基础。文章最后给出了在移动手持设备上的应用情况。随着移动计算技术的发展,移动三维图形的应用将会越来越多,因此本文的成果具有较好的应用前景。
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