一种新的连续多分辨率模型自动生成算法

提出了一种新的多分辨率模型自动生成算法，该方法所采用的基于顶点合并的网格简化算法不仅能减少模型中的三角形数目，而且能很好地保持模型扑拓结构。算法采用基于点到平面距离的误差控制方法，能根据用户指定的简化率通过原始网格中的顶点合并达到大量简化的目的。本文还给出了一种基于顶点合并／分裂的累进网格的构造方法。该简化算法具有良好的保真性 并能在绘制时动态产生多分辨模型。文中给出的一组实例说明了该算法的有效性。     

一种新颖的网格综合优化算法

用三角网格逼近三维扫描所得散乱点集,实现曲面重构,是一种得到广泛应用的技术。为了提高网格对物体表面的逼近精度,需要对网格进行优化。提出一种新颖的网格综合优化算法,将基于SOM的网格优化模型和节点分裂算法有机结合,使网格中顶点的分布更符合散乱点数据的空间分布,使网格更好地逼近数据点集,还通过分裂大度数顶点来改善网格的拓扑关系,使其更好地反映原始数据点集的拓扑特征,也使得网格更加平滑。试验结果表明,该算法取得的网格优化效果良好。     

一种面向交互式虚拟环境的自适应变形方法

研究针对交互式虚拟环境提出了一种自适应变形方法,基于累进网格和层次式聚类,为模型构建一个累进网格二叉树;根据此结构和环境参数,将网格模型划分为若干个子网格分别进行简化,再缝合成一个多细节层次模型作为变形过程的输入。为了简化变形过程,变形约束被标准化为四种变形基元,根据空间映射规则投影到多细节层次模型上,控制变形操作和保持模型属性不变。实验表明该方法能够动态地灵活地构建多细节层次网格模型和调整各种变形约束,并应用在一个交互式虚拟环境即虚拟博物馆浏览系统中,实现实时的变形操作和良好的视觉效果。     

一种基于曲面细分的大规模地物建模方法

结合纹理特征曲线和高程数据,提出了一种曲面细分的算法来构建多分辨率地物模型.将地物表面的高程信息和提取该高程信息的特征值数据映射到三角网格纹理中,该算法给出了一种三角边与纹理特征曲线相交的三角面分裂方法构造自适应细分三角网格.通过设计细分三角网格的二叉树数据结构和开发测试程序进行测试,表明该算法具有建模速度快、保持几何特征较好的特点,可以满足在PC机上实现地物模型的大规模建模和实时交互显示要求.     

任意网格模型的相似度评估

提出了一种任意网格模型相似度评估机制及其实现方法。该算法以对称Hausdorff距离为基础，综合考虑了网格模型的几何相似性和外观相似性。在相似度计算过程中，采用平均单元格数据结构管理网格模型中的三角片，并根据三角片的大小自适应选择单元格的大小，保证了算法具有较快的运行速度。     

一种有效的网格综合优化算法

提出一种有效的网格综合优化算法。给定一定数量的三维散乱点和一个初始三角网格,使用Hoppe提出的能量函数对网格顶点位置优化,使网格更好的逼近三维散乱点。同时通过分裂网格中度数特别大的节点,使网格的空间形状更加平滑。计算机仿真实验表明,使用该算法能够获得形状良好的网格。     

触觉交互系统中牙齿网格模型被切削过程的图形仿真

介绍了在牙科手术训练触觉交互系统的虚拟手术环境中，通过构成牙齿的网格变形和剖分实现牙齿被切削时材料去除过程的图形仿真。在虚拟环境中，当工具切削牙齿时，所有进入工具空间范围的顶点都会沿着与工具轴线垂直的方向映射到工具表面，同时这个过程中产生的所有狭长三角片及其相关三角片都会被细分。通过网格变形和剖分算法可以动态的实现牙齿被切削过程的形状变化，图形显示逼真同时没有滞后。     

高质量保形三角网格简化算法

网格简化算法在多分辨率模型显示、三角网格模型重构、网络传输等领域应用广泛,但是目前的简化算法简化后的网格,经常会出现极大、极小、狭长的三角片,质量不高。在基于QEM(QuadricErrorMetric)简化方法的基础上,提出了在点对折叠代价中引入折叠点对关联形状因子、法向量的夹角因子、边长的非线性加权因子3种优化因子,并配合虚折叠回退操作,对简化过程中网格质量进行综合优化,并取得了较好的简化结果。     

基于三角面元的涂层目标FDTD共形网格生成技术

提出了一种基于三角面元数据生成涂层目标时域有限差分（finite-difference time domain, FDTD）共形网格的方法。通过将原目标中各三角面元的顶点沿曲面在该点处的法线方向内移（内涂层）或外移（外涂层）所需的厚度,得到一组关于涂层的三角面元数据。其中曲面上各顶点处的法线方向近似等于包围该顶点的各三角面元的单位法向的矢量和。对于局部涂敷的情况,可根据需要只将涂敷部分所包含的三角面元顶点进行相应的移动,而其余顶点的位置保持不变。利用投影求交法,由原目标的三角面元数据和新生成的涂层三角面元数据即可得到共形FDTD计算所需要的共形网格参数。数值结果验证了方法的正确性和有效性。     

多分辨率网格的数据压缩

针对任一个三角形网格模型，按其简化顺序，对其三角形表数据进行重新排列，将其直接构造成一个多分辨率表示，构造的多分辨率表示与单分辨率表示完全一样，其存储空间是原模型的存储空间100％，达到了多分辨率表示存储空间的下限，实现了多分辨率表示与单分辨率表示的统一。进一步地，对多分辨率模型的三角形表数据的存储空间再进行压缩。实验表明：压缩后的三角形表数据的存储空间是压缩前对应的存储空间的70％，比单分辨率表示方式还简单、省空间。本文的多分辨率表示的构造方法及数据压缩方法非常简单，适合一般的三角形网格模型。     

一种紧致且简单的多分辨率网格表示

给出了一种新颖的多分辨率三角形网格表示方法,其特点是多分辨率模型隐含在单分辨率模型里,因而其存储空间非常小,比国外文献报道的结果少10%;多分辨率模型从单分辨率模型中提取,因而其提取、显示时间非常短;多分辨率模型是按模型简化的顺序重新排列原模型的三角形表数据而构造的,因而其生成方法非常简单,且可被用来直接提取、显示各层次细节模型。     

网格参数化与几何图像

将三角网格模型进行参数化并重采样生成几何图像,借助当前成熟、高效的图像处理技术,利用图像代替复杂三角网格进行数据处理,可以有效地解决三维几何数据压缩、传输、渐进表示等问题。作者引入了不同的参数化方法生成三维模型的几何图像,并分析了Tutte重心映射法、离散保角映射法、离散保积参数化方法、Floater均值坐标法和几何拉伸参数化方法五种参数化方法在几何图像方法中对三维模型重构的影响。实验结果表明,采用几何拉伸方法所生成的几何图像具有最好的PSNR值和主观的重构质量。     

基于体积分布特征匹配的三维实体网格模型检索

在分析三维网格数据结构的基础上,提出一种基于特定轴向上体积分布特征的三维网格模型检索方法。该方法首先运用主元分析法确定模型的主轴方向,并将模型旋转至特定势态,再以一组等距的平行平面从三个主轴方向对模型进行剖分处理,并计算相应截面多边形的面积,进而得到模型沿不同轴向的体积分布数据,该数据描述了三维模型的几何特征。通过对模型体积分布特征数据进行建库和匹配,可计算出任意两个模型的相似性度量,从而实现了三维网格模型的数据库检索。实验表明,该方法程序运行稳定、快速,可以处理具有任意几何和拓扑复杂性的实体模型。     

一种适合多分辨率网格渐进绘制的简单存储结构

多分辨率模型常常消耗很大的储藏空间,从CPU到图形系统的传输是模型绘制的瓶颈问题。给出了一种多分辨率模型表示和一种绘制单元,能够应用于模型的存储阶段和绘制阶段,以降低模型的存储量和绘制传输量,实验结果验证了提出的方法。     

基于视点细分的层次细节模型及其在虚拟内窥镜中的应用

构造了一个基于视点细分的层次细节模型，并将其应用在虚拟内窥镜中。该算法首先对原始模型层次化简得到基网格，然后通过参数化建立原始网格与基网格之间的映射关系，并采取与视点相关的细分来重采样。在视点原则的实现过程中，我们通过八叉树建立了视点变化的索引，并利用了动态变化的相邻模型间的可重用性。实验表明，该算法效率高、数据结构简单、易于实现，可以满足虚拟内窥镜实时绘制的要求。