全可逆递进网格构造算法研究

论文摘要

在计算机图形系统中，三维物体通常用多边形网格，尤其是三角面片组成的网格来表示。为了满足日益增长的图形真实感的需要，模型和几何场景变得高度细节化。尽管图形绘制系统的性能在近几年有明显的提高，但是总有一些场景太过复杂，不能实时绘制。为了解决这个难题，人们提出了LOD多细节层次模型技术，试图解决复杂场景与绘制系统实时绘制能力不匹配的矛盾。本文提出了一种基于边折叠的全可逆递进网格快速构造算法，用以构造多细节层次模型，主要开展了以下研究：●在二次误差网格简化算法基础上，提出了基于顶点局域面积度量的边折叠网格简化算法，利用该算法对三维网格进行简化；●在网格简化实现过程中，需要保持网格模型的边界，本文提出了一种效率更高的判断网格边界边的方法；●改进了基于顶点局域面积度量的网格简化算法，将之应用于全可逆递进网格的构造算法中。同时提出了基于顶点邻居三角形索引表的递进网格二义性消除方法。●利用Visual C++.NET结合OpenGL开发了全可逆递进网格构造算法的演示平台。该平台包括网格简化演示模块与全可逆递进网格构造演示模块。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 LOD技术
• 1.2.1 LOD简介
• 1.2.2 LOD应用
• 1.2.3 LOD实例
• 1.3 网格简化
• 1.3.1 网格
• 1.3.2 网格简化
• 1.3.3 网格简化的意义
• 1.4 网格简化算法
• 1.4.1 网格简化算法类型
• 1.4.2 网格简化算法概述
• 1.4.3 基于边折叠的网格简化算法
• 1.5 全可逆递进网格
• 1.6 本文研究内容
• 1.7 本文的创新点
• 第二章 基于局域面积度量的网格简化算法及其实现
• 2.1 概述
• 2.2 边折叠
• 2.2.1 一般边折叠
• 2.2.2 广义边折叠
• 2.3 QEM算法
• 2.3.1 折叠代价的计算
• 2.3.2 折叠目标位置的确定
• 2.3.3 算法步骤
• 2.4 QEM算法评价
• 2.4.1 QEM算法的优点
• 2.4.2 QEM算法的不足
• 2.5 基于顶点局域面积度量的边折叠简化算法
• 2.5.1 顶点的局域面积度量
• 2.5.2 确定折叠目标顶点的位置
• 2.5.3 网格简化算法流程
• 2.5.4 小结
• 2.6 网格简化过程中的相关问题
• 2.6.1 网格一致性检验
• 2.6.2 网格边界保持
• 2.7 实验结果与讨论
• 2.7.1 简化效果比较
• 2.7.2 简化速度比较
• 2.8 其他模型的简化效果
• 2.9 本章小结
• 第三章 全可逆递进网格构造算法及其实现
• 3.1 概述
• 3.2 递进网格
• 3.2.1 边折叠与顶点分裂
• 3.2.2 递进网格表示
• 3.2.3 递进网格实例
• 3.2.4 递进网格的二义性
• 3.3 全可逆递进网格的构造
• 3.3.1 基于顶点索引表二义性消除
• 3.3.2 基于邻居三角形索引表的二义性消除
• 3.3.3 全可逆递进网格的表示形式
• 3.3.4 全可逆递进网格的构造算法
• 3.3.5 全可逆递进网格的构造实例
• 3.4 全可逆递进网格的特征
• 3.4.1 无二义性
• 3.4.2 支持不规整网格
• 3.4.3 快速恢复
• 3.5 本章小结
• 第四章 全可逆递进网格构造算法演示平台的开发与实现
• 4.1 概述
• 4.2 开发工具
• 4.2.1 模型文件格式
• 4.2.2 开发环境
• 4.2.3 开放式图形库
• 4.2.4 标准模板库
• 4.3 体系结构
• 4.4 演示平台的需求分析
• 4.4.1 系统需求
• 4.4.2 系统用户
• 4.4.3 系统目标
• 4.4.4 系统功能
• 4.4.5 系统属性
• 4.5 演示平台的设计
• 4.5.1 概念模型
• 4.5.2 关系图
• 4.5.3 设计类图
• 4.6 演示平台的开发
• 4.6.1 技术难点
• 4.6.2 系统实现
• 4.6.3 系统概览
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结及后续研究工作
• 5.1 总结
• 5.2 后续研究工作
• 5.2.1 结合三角面片的其他属性
• 5.2.2 结合模型的纹理属性
• 附录一 网格简化实例
• 附录二 全可逆递进网格构造实例
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文