虛擬現(xiàn)實中三維復(fù)雜模型簡化技術(shù)研究.pdf

1、模型簡化是計算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實的一個核心內(nèi)容，主要研究在計算機(jī)圖形系統(tǒng)環(huán)境中對模型的表示、設(shè)計和顯示。它在處理中需要進(jìn)行復(fù)雜的計算，并且消耗大量的計算機(jī)資源。而且，由于計算機(jī)圖形顯示對于真實性、實時性和交互性要求日益增強(qiáng)，圖形工業(yè)邁向一體化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化步伐也不斷加快，尋求快速的模型簡化技術(shù)一直是研究的熱點。 以幾何元素刪除實現(xiàn)模型的簡化是多細(xì)節(jié)層次模型自動生成的常用方法。但由于復(fù)雜模型龐大的數(shù)據(jù)量以及模型簡化復(fù)雜的計算，使

2、得以往的LOD模型生成方法只能預(yù)先產(chǎn)生多個離散的簡化模型，從而引起實時繪制時圖形畫面的跳躍。為解決這個問題，人們相繼提出了漸進(jìn)網(wǎng)格模型概念以及三維復(fù)雜模型的實時連續(xù)的多分辨率繪制技術(shù)。這種模型簡化方法在快速生成模型和實時顯示方面具有很大的優(yōu)勢。本文提出一種新穎的基于包絡(luò)和三角形折疊的漸進(jìn)網(wǎng)格生成方法和表示形式。在模型簡化的整體效果方面，算法使用包絡(luò)來控制模型簡化的全局誤差，保證了簡化的整體特征。在生成包絡(luò)時，本文提出了一種改進(jìn)的方法來代

3、替通用的數(shù)值計算方法，以提高包絡(luò)的生成效率。在模型簡化的局部效果方面，本文提出了三角形折疊和誤差矩陣來共同控制模型簡化的局部誤差的方法，簡化的速度比通常的邊折疊方法和頂點刪除方法更快，對簡化過程中產(chǎn)生的空洞的三角化效果更好，使模型的局部特征得到很好的保持。在誤差矩陣的設(shè)計中，算法能方便地加入顏色、紋理等屬性因子，能保證在簡化過程中模型的顏色、紋理等屬性不失真。在簡化過程中算法記錄下整個模型簡化過程中三角形刪除的信息，并利用三角形刪除與模

4、型面片個數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，建立起漸進(jìn)網(wǎng)格的表示形式。利用這種漸進(jìn)網(wǎng)格表示形式我們實現(xiàn)了三維復(fù)雜模型的實時連續(xù)多分辨率繪制。該算法既能用于生成離散的LOD模型，又能用于生成連續(xù)的漸進(jìn)網(wǎng)格。本算法的一個重要特點是可以根據(jù)當(dāng)前視點參數(shù)產(chǎn)生連續(xù)的多分辨率近似模型，使得被繪制的三角網(wǎng)格模型的面片數(shù)目隨視點的位置改變而產(chǎn)生連續(xù)的變化。 本文對下一步的工作進(jìn)行了分析并且考慮從性能的優(yōu)化等方面作進(jìn)一步的改進(jìn)。本文的成果對工業(yè)產(chǎn)品原型設(shè)計、計算機(jī)動畫