结合网格分割和边折叠的网格简化算法
《基于OSG的网格模型简化算法的研究及应用》范文
《基于OSG的网格模型简化算法的研究及应用》篇一一、引言随着计算机图形学技术的快速发展，三维网格模型在诸多领域中得到了广泛应用，如虚拟现实、游戏开发、医学影像等。
然而，高精度的三维网格模型往往具有大量的数据，给计算和存储带来了挑战。
为了解决这一问题，基于OSG（OpenSceneGraph）的网格模型简化算法的研究及应用显得尤为重要。
本文将详细介绍基于OSG的网格模型简化算法的研究背景、意义及主要研究内容。
二、研究背景及意义随着三维扫描技术的不断发展，获取高精度的三维网格模型变得越来越容易。
然而，这些高精度的网格模型往往具有庞大的数据量，导致计算和存储成本增加。
为了解决这一问题，网格模型简化算法成为了研究的热点。
OSG作为一种开源的三维图形处理库，提供了丰富的三维图形处理功能，为网格模型简化算法的研究提供了良好的平台。
基于OSG的网格模型简化算法的研究及应用具有重要意义。
首先，它可以有效降低三维网格模型的数据量，提高计算和存储效率。
其次，简化后的模型在保持一定精度的同时，可以更好地适应不同的应用场景，如虚拟现实、游戏开发等。
最后，该算法对于医学影像处理、地形可视化等领域也具有重要应用价值。
三、基于OSG的网格模型简化算法研究1. 算法概述基于OSG的网格模型简化算法主要采用边坍缩、顶点删除等策略对网格模型进行简化。
该算法通过计算边坍缩或顶点删除后的误差，选择对模型精度影响较小的操作进行简化。
同时，该算法还考虑了模型的拓扑结构、法线方向等因素，以保持简化后模型的真实性和完整性。
2. 算法实现基于OSG的网格模型简化算法的实现主要包括以下步骤：首先，对输入的网格模型进行预处理，包括去除重复顶点、计算法线等。
然后，根据边坍缩或顶点删除的策略，计算各操作对模型精度的影响。
接着，选择对模型精度影响较小的操作进行简化，并更新模型的拓扑结构和法线方向。
最后，通过OSG库中的相关函数实现模型的显示和交互操作。
四、应用实例及分析1. 虚拟现实应用基于OSG的网格模型简化算法在虚拟现实领域具有广泛的应用。
大型网格模型简化和多分辨率技术综述
大型网格模型简化和多分辨率技术综述章节一：引言- 回顾网格模型的发展历程- 分析网格模型的优势和不足- 简述本论文的研究和目的章节二：网格模型简化技术- 贪心算法- 顶点合并算法- 边塌缩算法- 基于误差度量的算法- 骨架化简算法章节三：多分辨率技术- 金字塔技术- 线性变换技术- 基于三角形分割的技术- 局部分辨率技术章节四：综合应用案例- 静态场景下的大规模网格简化- 动态场景下的网格细节管理- 网格拓扑结构的优化和管理章节五：结论与展望- 总结网格模型简化和多分辨率技术的研究现状和应用情况- 展望未来研究方向和挑战- 强调该领域的重要性和应用前景第一章节：引言目前，网格模型已成为了三维计算机图形学和计算机视觉领域中最常用的表示三维物体的方法之一。
它可以把三维物体表示为由三角形面片连接而成的网格，将其转化为一组数据，方便进行渲染、编辑、分析和处理等操作。
然而，大规模的网格模型往往存在着存储量大、计算量大、渲染效率低、交互性差等缺陷，因此需要进行模型简化和多分辨率技术的改进。
本文将对网格模型简化和多分辨率技术进行综述，旨在全面掌握这两类技术的基本原理和最新应用进展。
本章的主要内容包括：回顾网格模型的发展历程、分析网格模型的优势和不足、简述本论文的研究和目的。
一、网格模型的发展历程网格模型出现的历史可以追溯到上世纪70年代初，当时它主要作为计算机辅助设计（CAD）中的一个工具，用于快速地建模和分析三维模型。
由于计算机性能的限制，当时的网格模型主要采用四面体和棱柱等几何体网格结构，实现简单但效率低下。
随着计算机硬件和计算机图形学理论的发展，网格模型逐渐成为三维建模和可视化中的核心表示方式。
1980年代中期，三角形网格结构逐渐被广泛采用，这是因为三角网格在表示造型精细的同时，几何数据量也不会过于庞大。
从1990年代开始，人们逐渐开始运用曲面拟合技术对三角形网格进行精细化、光滑化处理，成为了现代三维建模的主要方法之一。
基于遗传算法的三角网格折叠简化
基于遗传算法的三角网格折叠简化段黎明;杨尚朋;张霞;任华桥;沈宽【摘要】针对处理大数据量的三角网格模型会给计算机带来较大压力的问题,本文提出了一种基于遗传算法的三角形折叠简化方法.先求取三角形重心,用重心的三个坐标值与初始化的三个步长进行计算,得到新点坐标,重复多次得到顶点种群,利用遗传算法求取适应度值最小点,修正后得到最优折叠点,最后依照简化误差对三角形排序并根据输入的简化比进行折叠简化.本文方法的适应度函数采用简化误差和三角形规范化系数之商.采用本文方法对花朵和瓶子的三角网格模型进行简化,体积变化率分别为0.010 6％和0.2％,规范化系数分别提高了11.0％和4.56％,优于其他方法.实验结果表明本文方法在有效简化模型的同时,既能保形又能提升三角形的质量.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2018(026)006【总页数】8页(P1489-1496)【关键词】网格简化;三角形折叠;遗传算法;三角形质量【作者】段黎明;杨尚朋;张霞;任华桥;沈宽【作者单位】重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆400044;重庆大学机械工程学院,重庆400044;重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆400044;重庆大学机械工程学院,重庆400044;中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆400044;重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆400044;重庆大学机械工程学院,重庆400044;重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TP751.11 引言三角网格模型是一种常用的几何模型数字化表示方法[1]，在3D打印制造、有限元分析及娱乐行业等有着广泛的应用[2]。
数据量庞大的模型会在传输、处理等操作时给计算机带来较大压力[3-4]。
因此，有必要在尽可能逼近原始模型的前提下进行简化。
多边形网格模型简化算法综述
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维普资讯
第９ 期
２０ ０ ７年 ９月
文章 编 号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ７０ — １ １０ １０ — ９ ７ ２０ ）９ ０ ８ — ２
机 械设 计 与 制造
Ｍａｈｎ ｒ Ｄ ｓ ｎ ＆ Ｍａ ｕａｔｒ ｃ ｉｅｙ ｅｉ ｇ ｎ ｆｃ ｅ ｕ — ８一 ｌ ｌ
然而 ， 在很多情况下 ， 以在模型精确度 和硬件处理能力之 形图像处理 中对简化算法的实际需要 为依据 ，将简化算法分成 可 局部 简化算法 、 全局简化算法和其它类型。 间进行折衷 ， 即在保持模型几 何外 观和允许误差范围 内， 采用适 三个 大类 ：
当的简化操作 ， 减少原始模 型的几 何特征 （ 括面片数 、 包 边数和
【 摘要 】 系统介绍了多边形 网格模型 简化 算法， 出了基本术语和算法分类 ， 给 在此基础上对各
计算机图形学网格简化
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学
几何实现的概念
• 为此我们记 φV = φ|K | ，称为 M 在 R3 中的几何实现 (geometric realization)。 • 若φV (| K |) 不自交，则 φV 为1-1映射。此时，φV 为一嵌入映 射，即对 ∀p ∈ φV (| K |) ，存在唯一m维向量 b ∈| K | ，使 得 p = φV (b) 。我们将 b 称为 p 关于单纯复形的重心坐标 向量(barycentric coordinate vector)。事实上，b可表示为:
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计算机图形学
拓扑实现的概念
• 值得注意的是，单纯复形 K 并不包含点集 {i = 1, 2,L, m} 的所有子集，它仅包含了构造网格 M 所有面、边、顶 点的子集。为在结构上刻划单纯复形，我们引进拓扑 实现(topological realization) | K |的概念。
(6.2)
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计算机图形学
P 的三维 ε 等距面定义为 • 对给定的 ε > 0 ，
近似地定义原始多边形网格 P 沿其正、负法向的 ε 等 距面 P ( +ε ) 和 P ( −ε ) 。 − + P ( + ε ) v P ( − ε ) v ε 等距面 和 上对应顶点 i ， i 及其法向 量可分别表示为
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计算机图形学
参考文献
• Cohen J, Varshney A, Manocha D, and Turner D, Simplification Evvelopes, Computer Graphics, 1996, 119128.
网格模型的简化算法研究
Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｇ ａ ｈ ｃ ； ｏｙ ｏ ａ ｓ ｍｏ ｅ ｉ ｐｉ ｃ ｔ ｎ； ｖ ｌ ｏ ｅａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｕ ｅ ｒｐ ｉｓ ｐ ｌ ｇ ｎ ｌ ｍｅｈ； ｄ ｌ ｓ ｌ ａ ｏ ｌ ｅｓ ｆ ｄ ｔｉ ｍ ｉ ｆ ｉ ｅ
对 网格 模 型进 行 简化 。 文章 通 过 分析 凡 类 网格 模 型 简 化 算 法 ， 究 了 目前 存 在 的 主要 问题 ， 出 了解 决 的方 法。 研 提
关键 词 ： 算机 图形 学 ； 计 多边 形 网格 ； 型 简化 ； 模 细节 层 次
中 图分 类 号 ：Ｐ ９ ，１ Ｔ ３１ ４
０ 引言
在计 算机 图形 学领域 ，用 网格模 型表示 三 维场 景 是最 通用 也是最 重要 的表 示形式 ，多 边形 网格 的显 示
中 间网格 ， 然后 去 除老顶 点 ， 遗 留 的空洞 重新 三角化 对 形 成 简化 网格 。 由于算 法采 用 了简单 的模 型 ， 因此它不 适 合 于 复杂模 型 ， 别是 具有棱 边 和 角的模 型 ， 特 虽然有 人 对 此又 提 出了一种 新 的基于 特征 角 准则 的 多面体模 型简 化方 法 ， 只适合 对 网格 进行 少量 的删 除 。 但 在 网格简 化 的诸 多 算 法 中 ， 点 聚 类 ［简 化算 法 顶 ２ 是 相对 效 率较高 且较 易实 现 的一 类 方法 ，但 也 有局 限
由于原 网格 模 型上 的点 在空 间的分 布是 未知 的 ，这种
仿真 、 虚拟现 实等 领域 具有 广 阔的应用前 景 。
１ 网 格模 型 简 化 算 法 的 研 究
保持边界的地形网格简化算法与组织格式
Ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ Ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｔｅ ｒ ｒ ａ ｉ ｎ Ｇｒ ｉ ｄ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
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Ｈｏ ｌ ｄ ｉ ｎｇ — Ｂｏ ｕ ｎｄ ａ ｒ ｙ
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基于二次误差测度的车身网格简化算法研究
摘 要：在车身逆向设计 中，点云数据预处理后形成的拓扑 网格数据庞 大， 导入三 维软件中进行处理时， 对计算机显示、分析 、 存储、传输等造成很大负担 。 该文研究 了车身 曲面重构过程 中基于二次误差测度的边折 叠网格 简化算法。 该算法将点到相关平面距 离的平 方和作为误差测度 ，进行多次选择性边折 叠，实现 网格有效简化。采用 Ｖ ＋ ６ Ｃ ＋． ０编程 实现
了该算法，实验表 明， 算法稳定可靠， 效率较高，简化效果好。
关 键 词：计算机应用；车身网格；网格简化算法；二次误差测度 中图分类 号 ：Ｔ ９ ． Ｐ３ １ ２ ７ 文 献标识 码 ：Ａ 文 章 编 号５ （０ ００ —０ ７０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｅｒ ｖ ｒ ｅ ｄ ｓ ｎ ｏ ｅ ｉｌ ｏ ｙ ｔ ｅ ｅ ａ ｅｔ ｏ ｓ ｎ ｓｏ ａ ｇ ｌｒｔ ｐ ｌ ｇ ｃ ｌ ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｅ ｅ ｓ ｅ ｉ ｆ ｈ ｃ ｅｂ ｄ ， ｈ ｒ ｒ ｕ ａ ｄ ｆ ｒ ｎ ｕ ａ ｏ ｏ ｉａ ｈ ｇ ｖ ｈ ｔ ｉ ｏ
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格简化算法 。采 用分水岭算法对 网格模 型进 行分 割 ，以提高网格模型的简化效率 。在 Ｇ ｒ ｎ ａ ａｄ算法折叠代价函数的基础上 ，加入三角形形 ｌ 状和相邻 曲面弯 曲程度 的相 关因子 ，从而更好地保持 网格模型 的外形特征 。实验结果表 明，该算法在 网格模型的简化速度和外形特征 保持
第３ ８卷 第 １ 期 ７源自Ｖ０ ．８ １３ ．计
算
机
工
程
２１ ０ ２年 ９月
Ｓ ｐｔｍ ｂｅ ｅ ｅ ｒ ２０１ ２
Ｎ ｏ．７ １
Ｃｏ ｐ ｔ ｒＥｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｍ ｕｅ ｉ ｅ ｒｎ
图形 图像 处理 ・
文章编号：１０ ３２（ １） —０４—０ ００ ４８ ｏ２ ７＿２５＿４ 文献标识码： —ｌ ２ １ ＿ Ａ
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中圈分类号：Ｔ １ 。 Ｎ ｌ ・
结 合 网格 分 割 和 边折 叠 的 网格 简化 算 法
邹 志文 ，张立强 ，陈继明 ，粱 军
（ 江苏大学计算机科学与通信工程学 院，江苏 镇江 ２ ２ １） １０ ３ 摘 要 ：传统 网格简化算法简化效率较低 ，且在大幅度简化时难 以保持 网格模型 的外 形特征 。为此 ，提出一种结合网格分割和边折叠 的网
ｓｍｐｌ ｃ ｔｏ ， ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｅ ｅ ｔ ａ ｍｅ ｈ ｓｍｐｌ ｃ ｔ ｎ ａｇ ｒｔ ｍ． ｔ ｓ ｓａ ｗａｅ ｓ ｅ ｌ ｏ ｉ ｍ ｏ ｓ ｅ ｍｅ ｔｔｏ ｏ ｉ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅ ｃ ｅ ｃ ｆ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｓ ｎ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｐｒ ｉ ａ ｉ ｌ ｏ ｉｈ Ｉ ｅ ｔ ｒ ｈ ｄ ａ ｇ ｒｔ ｉ ｆ ｏ ｕ ｈ ｆ ｒｍｅ ｈ ｓ ｇ ｎ ａ ｉ ｎ ｔ ｍ ｒ ｖ ｈ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｉ
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方面性能较好 。
关健词 ：网格简化 ；网格分 割 ；分水岭算法 ；边折叠 ；多分辨率模型
Ｍ ｅ ｈ Ｓ ｍ ｐｌｆｃ ｔｏ ｇ ｒｔ ｓ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ Ａｌ ｏ ｉｈｍ ｍ ｂｉ ｄ ｗｉｈ ｉ Ｃｏ ｎｅ ｔ Ｍ ｅ ｈ Ｓｅ ｍ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｓ ｇ ｎｔ ｔｏ ｎｄ Ｅｄｇ ｌａ ｅ ｅＣｏ ｌ ｐｓ
１ 概述
多数 关于 网格 模型 简化 的研 究都 是围绕 顶点 删除 、 边 折叠 和 三角 形折叠 进行 展开 ， 其是边 折叠 算法 。 献 ［ 尤 文 １ ］
采 用能 量优化 方法 来进 行边 折叠 ，简化 效果 好 ，但 由于 采 用的是 几何 优化 而非线 性优 化 ，因此计 算量 大、时 间复 杂
ＺＯ Ｕ Ｚｈｉｗｅ — ｎ，ＺＨ ＡＮ Ｇ － ｉ Ｌｉｑ ａｎｇ Ｃ Ｈ ＥＮ ｉｍ ｉ ，ＬＩ ＮＧ ， Ｊ － ｎｇ Ａ Ｊｕｎ
ｆｃｏ ｌ ｆ ｏ ｕｅ ｃｅ ｃ ｎ ｌｃ ｍｍｕ ｉａｉｎＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｊ ｎ ｓ ｉｅｓｔ Ｚ ｅｊ ｎ １０ ３ Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ Ｃ ｍｐ ｔ Ｓ ｉｎ ｅ ｄ ｅｏ ｏ ｒ ａ Ｔｅ ｎｃｔ ｎ ｉｅｒ ，ｉ ｇｕＵｎｖ ｒｉ， ｈ ｎｉ ｇ２ ２ １， ｈｎ ） ｏ ｎ ａ ｙ ａ ［ ｓｒ ｃ］Ｆ ｃｓｄ ｏ ｈ ｓｕ ｆｌｗ ｆｃｅｔｏ ｓ ｉ ｌ ｃｔ ｎ ａｇ ｒｈ ｎ ｐ ｅｒｎ ｅ ｆａ ｒ ｓｉｇ ｉ ｔｅｃｓ ｆｇｅｔ Ａｂ ｔａｔ ｏｕｅ ｎ ｔｅ ｉ ｅ ｏ ｏ ｅ ｉ ｆｍｅｈ ｓｍｐｉ ａｉ ｌｏｉ ｍ ａ ｄａ ｐ ａａｃ ｅｔ ｅｍｉ ｎ ｎ ｈ ａｅ ｏ ｒａｙ ｓ ｉ ｎ ｉ ｆ ｏ ｔ ｕ ｓ ｌ
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缘 细节 处顶点 的 曲度较 大 ， 致 了边 缘 比内部 的折叠 几率 导
更 大 ， 以保 持模 型 的外 形特 征 ， 且容 易导致 狭长 三角 难 而
形 的 出现 。鉴于 此问题 ， 献【］ 出了一种 结合 网格 分割 文 ５提 和 边折 叠 的网格模 型简 化方法 ，加 速 了网格简 化 的速 度 ， 同时能 保持模 型 的三角 网格密 度 的分布 ， 此 方法采 用各 但 个 区域按 三角 形 密度 进 行简 化 不 足 以保 持 网格 模 型 的细