LOD模型简化算法的研究与实现

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:lisky
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目前,随着科学技术,地理信息系统(GIS)、计算机图形学、虚拟现实等领域的不断发展,建立模型的数据非常大而且很复杂。通常模型表面的三角形网格由几百万个,几千万个,甚至上亿个三角面片组成,这样在进行模型绘制的同时对计算机的存储能力、传输能力等有非常大的影响。因此,人们在使用高性能计算机的同时,很多模型简化方法也随之产生,目前最常用模型简化技术就属于多细节层次(Level-of-Detail,LOD)模型技术。多细节层次模型技术就是用户根据场景中模型的视觉重要性调用各个细节模型,来对场景进行实时绘制。一般意义上,当视点距离某一物体很近时,采用精细的模型进行绘制,反之,则用粗糙的模型进行表示。本文首先介绍LOD模型简化技术的相关知识,包括研究目的和意义,并对目前几类简化算法进行了分类以及对几种典型的网格简化算法做了进一步的讨论,同时对模型简化中的几个关键技术进行了介绍如:简化误差度量准则以及LOD模型尺度的选择等。在此基础之上,重点研究了三角形网格模型的简化方法,给出了改进的三角形折叠的网格简化算法,该算法以三角形折叠为基本简化操作,在简化过程中引入了三角形周长、三角形狭长度、局部区域面积及三角形尖锐度作为三角形折叠的约束因子,然后建立一个新的误差矩阵,根据该误差矩阵分别计算每个三角形的折叠代价,通过构造一个折叠代价由小到大的简化序列,从而折叠代价较小的三角形优先得到简化。本文针对网格模型简化算法中存在局部区域简化过于均匀、模型尖锐特征消失、拓扑结构不能很好的保持等缺陷改进了三角形折叠的网格简化算法,该算法在保持原有拓扑结构的基础上,保留了其细节特征。本文算法是基于Windows XP环境下,使用Visual C++图形界面和OpenGL实现的。实验结果表明,改进后的算法通过和其他两种算法相比较,本文算法较好地保持了原始模型的拓扑结构和几何特征,并且对原始模型的细节特征和视觉特征也得到了很好的保持,同时改进后的算法适用性很普遍。
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