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虚拟现实技术运用中几种常见的模型简化算法

2012-07-04 17:3611730

Schroeder的顶点删除法

基本思路是指定一个最小的距离阈值,如果模型中某顶点到由该顶点定义的平均平面的距离小于该阈值,则删除该顶点,并采用递归循环分割法对删除顶点后遗留的空洞进行三角剖分,通过调整距离阈值大小可生成层次化模型。Schroeder将该技术应用于从医学CT数据中抽取的等值面模型及地形模型的简化,大量消减了原模型中的三角形数,同时保留了原模型的几何特征。Schroeder算法简单,执行效率高。

 

Turk的重新布点法

基本思路是指定一个新模型所包含的顶点数,首先将这些点布置在曲面上,原则是面积大的多边形内多布一些点,曲率变化大的多边形内多布一些点,新点集合中可以包含原模型中的点;第二步生成由新旧顶点共存的网格,即将新点插入到原模型中,修改原模型网格;最后删除模型中不在新点集中的顶点,得到由新布点集合中的顶点组成的简化模型。通过调整新模型中的顶点数,可以生成层次化模型。这种方法仅适用于光滑曲面,且简化模型中引入了新点。

Hoppe的能量函数法

其中能量函数由三部分组成:距离能量、表示能量及弹簧能量。其中距离能量反映原始顶点集与简化模型的距离偏差。该能量越小,表明简化模型对原始模型的逼近精度越高。表示能量定义为表示因子Crep与模型顶点数m的乘积,Crep值越大,表明模型表示的简洁性越重要,Crep值越小,表明对原模型的逼近精度要求越高,因此通过指定不同的Crep值,可以控制模型的复杂度,构造层次化模型。这种方法的特点是用能量函数的变化指导网格简化,通过在能量函数中加入一项表示能量将网格简化视作一个网格优化过程,通过能量函数中的距离能量变化反映出简化后的模型对原始模型的逼近程度。Hoppe给出了对三维扫描仪测量的数据模型进行简化的实例,效果十分理想,但算法的执行效率很低。

 

Hinker的合并共面多边形法

通过找出最大法矢夹角在某一给定值之间的一组多边形,将其看作近似共面的多边形,把这组多边形合并成一个多边形,对合并后的多边形进行三角剖分。

其他虚拟现实技术运用中的模型简化算法还有:顶点簇(Vertex Clustering)方法、Hamann的三角形删除法、Rofard的边退化法、基于八叉树表示的模型简化方法、基于简化信封(Simplification Envelope)的模型简化方法、基于感知系统的模型简化方法、基于超曲面(Superface)的模型简化方法、基于体素表示的模型简化方法等。

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