不规则几何体三维建模研究与应用

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随着计算机硬件性能迅速提高、三维建模技术和三维激光测距技术的快速发展,利用计算机图形学技术和可视化技术在普通PC机上实现复杂物体的精细的三维建模成为可能。在数字城市、虚拟现实等中,对规则几何体三维建模的研究应用较多,相关的研究成果和技术比较成熟。而对于不规则几何体三维建模的研究应用则刚刚开始,往往通过多次交互才能达到较理想的效果。 论文把不规则几何体三维建模分为数据获取与管理、几何建模、纹理映射、模型简化四个过程。数据获取与管理部分介绍了不规则几何体三维建模所需的几何、纹理数据获取的方法与管理方式,提出了三维关系数据库的设想。几何建模部分针对不规则几何体的特点,提出了使用不规则三角形(TIN)表面网格模型来建立三维几何模型的方法。纹理映射部分介绍了纹理映射的技术和方法。论文对模型简化部分作了着重介绍。 不规则几何体具有数据量大、模型复杂特点,这就给计算机的绘制、传输、编辑等带来了巨大的压力。解决这些问题的重要途径就是对复杂的三维模型进行简化,用比较简单的三维模型代替复杂的原始模型,以减少数据量、加快处理速度,节约存储空间。论文介绍了基于不规则三角形网格模型的边折叠简化算法,并介绍了能量函数最优、二次误差度量、累进网格三个边折叠经典算法。分析了经典算法的优缺点,提出了基于代价函数的边折叠动态模型简化算法,在模型简化效果和简化时间上取得较好的效果,并实现了模型之间的动态简化。代价函数算法把特征边处理、拓扑结构的保持、视点远近、视觉效果等因素作为代价值,通过比较代价值确定边折叠操作的顺序,以近似二次误差确定新顶点位置,以累进网格进行模型动态简化。
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