虚拟现实系统中非结构网格生成及简化的研究

论文摘要

虚拟现实是一种高度逼真的模拟人在自然环境中的行为的人机界面,视景的生成与显示是虚拟现实技术中一项关键技术。本文通过对传统非结构网格的生成技术进行分析、研究的基础上,打破传统采用单一技术生成三维非结构网格,实现两种技术也即Delaunay和阵面推进法共同生成。并在Delaunay三角化算法中,改进了原有的Bowyer算法,提高了三角形单元的质量,同时也提高了生成的速度。为了提高网格生成的效率,合理分布网格节点,保证边界面附近的网格质量,本文在使用阵面推进法之前,采用了空间网格“预长”的方法。论文还根据模型的重要程度,打破传统通过几何删减等方法简化网格,将模型外表面网格按Z值分成多缕网格带,然后再将网格带按照网格数目划分成若干网格块。在根据简化程度的需求人为给定一个衡量三角形面法向量变化的阈值的基础上,对网格块中三角形面法向量进行小波变换得出的高频数据,将其结果与给定的阈值比较得出是否对网格块进行简化,实现了用小波变换理论达到简化网格的目的。通过对二维非结构网格的验证,论文采用的方法提高了运算速度,同时提高了三角单元的生成质量。这也为三维推进阵面法的实施奠定了好的基础。由于有坚实的理论依据,采用小波变换实现网格简化的方法也具有很广阔的发展前景。

论文目录

• 1 绪 论
• 1.1 虚拟现实定义及内容
• 1.2 虚拟现实的特点及应用
• 1.3 细节层次技术的研究内容
• 1.4 细节层次技术的研究现状
• 1.5 本论文的结构安排及工作
• 2 非结构网格生成技术及非结构网格模型的简化
• 2.1 非结构网格生成技术
• 2.1.1 多边形网格的基本概念
• 2.1.2 非结构网格生成
• 2.2 非结构网格模型的简化
• 2.2.1 简化的必要性
• 2.2.2 非结构网格模型简化算法介绍
• 3 改进的非结构网格生成技术
• 3.1 二维非结构网格的生成
• 3.1.1 Delaunay三角剖分
• 3.1.2 内部节点生成
• 3.1.3 边界完整性检查
• 3.1.4 优化网格
• 3.2 三维非结构网格的生成
• 3.2.1 初始推进阵面的形成
• 3.2.2 网格背景参数的确定
• 3.2.3 空间网格的“预长”
• 3.2.4 阵面推进法生成空间网格
• 3.2.5 后置处理
• 4 基于小波变换简化非结构网格模型
• 4.1 小波分析简介
• 4.1.1 连续小波变换
• 4.1.2 离散小波变换
• 4.1.3 多分辨率分析
• 4.1.4 二维正交小波变换
• 4.2 简化网格
• 4.2.1 划分网格
• 4.2.2 变换操作
• 4.3 小结
• 5 结论及工作展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 后续研究及工作展望
• 结 束 语
• 致 谢
• 参考文献