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虛擬現實技術運用中幾種常見的模型簡化算法

   2012-07-04 轉載于網絡佚名12950
導讀

Schroeder的頂點刪除法基本思路是指定一個最小的距離閾值,如果模型中某頂點到由該頂點定義的平均平面的距離小于該閾值,則刪除

Schroeder的頂點刪除法

基本思路是指定一個最小的距離閾值,如果模型中某頂點到由該頂點定義的平均平面的距離小于該閾值,則刪除該頂點,并采用遞歸循環分割法對刪除頂點后遺留的空洞進行三角剖分,通過調整距離閾值大小可生成層次化模型。Schroeder將該技術應用于從醫學CT數據中抽取的等值面模型及地形模型的簡化,大量消減了原模型中的三角形數,同時保留了原模型的幾何特征。Schroeder算法簡單,執行效率高。

 

Turk的重新布點法

基本思路是指定一個新模型所包含的頂點數,首先將這些點布置在曲面上,原則是面積大的多邊形內多布一些點,曲率變化大的多邊形內多布一些點,新點集合中可以包含原模型中的點;第二步生成由新舊頂點共存的網格,即將新點插入到原模型中,修改原模型網格;最后刪除模型中不在新點集中的頂點,得到由新布點集合中的頂點組成的簡化模型。通過調整新模型中的頂點數,可以生成層次化模型。這種方法僅適用于光滑曲面,且簡化模型中引入了新點。

Hoppe的能量函數法

其中能量函數由三部分組成:距離能量、表示能量及彈簧能量。其中距離能量反映原始頂點集與簡化模型的距離偏差。該能量越小,表明簡化模型對原始模型的逼近精度越高。表示能量定義為表示因子Crep與模型頂點數m的乘積,Crep值越大,表明模型表示的簡潔性越重要,Crep值越小,表明對原模型的逼近精度要求越高,因此通過指定不同的Crep值,可以控制模型的復雜度,構造層次化模型。這種方法的特點是用能量函數的變化指導網格簡化,通過在能量函數中加入一項表示能量將網格簡化視作一個網格優化過程,通過能量函數中的距離能量變化反映出簡化后的模型對原始模型的逼近程度。Hoppe給出了對三維掃描儀測量的數據模型進行簡化的實例,效果十分理想,但算法的執行效率很低。

 

Hinker的合并共面多邊形法

通過找出最大法矢夾角在某一給定值之間的一組多邊形,將其看作近似共面的多邊形,把這組多邊形合并成一個多邊形,對合并后的多邊形進行三角剖分。

其他虛擬現實技術運用中的模型簡化算法還有:頂點簇(Vertex Clustering)方法、Hamann的三角形刪除法、Rofard的邊退化法、基于八叉樹表示的模型簡化方法、基于簡化信封(Simplification Envelope)的模型簡化方法、基于感知系統的模型簡化方法、基于超曲面(Superface)的模型簡化方法、基于體素表示的模型簡化方法等。

 
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