基于視覺感知的模型簡(jiǎn)化算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著三維模型數(shù)據(jù)越來越龐大和復(fù)雜，使得圖形繪制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫υ絹碓酱?。為了能更好的顯示和傳輸模型數(shù)據(jù)，需要對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，刪除對(duì)模型顯示貢獻(xiàn)不大或者對(duì)模型所描述的對(duì)象影響較小的圖形元素，以此來達(dá)到加速繪制和降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的目的。傳統(tǒng)的模型簡(jiǎn)化算法所考慮的簡(jiǎn)化依據(jù)主要是幾何特征(曲率、邊長(zhǎng)等)，通過計(jì)算圖形元素幾何特征值來確定圖形元素的重要性進(jìn)而確定簡(jiǎn)化的順序。 本文首先根據(jù)Garland原始的二次誤差簡(jiǎn)化算法提出了一個(gè)基于邊

2、收縮的快速的網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法，該算法屬于利用幾何特征進(jìn)行模型簡(jiǎn)化的算法，但它提高了模型簡(jiǎn)化的效率，適于實(shí)時(shí)應(yīng)用。從人類視覺的生理角度考慮，即使幾何特性相同的模型區(qū)域，由于光照、紋理、顏色等特征的不同，它們所產(chǎn)生的視覺刺激也是有所差別的。本課題在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上，引入了視覺感知因素，提出了一種基于視覺感知的模型簡(jiǎn)化算法，并且結(jié)合視覺感知因素和顯示質(zhì)量度量模型提出了一種細(xì)節(jié)層次控制方法。首先對(duì)一些虛擬場(chǎng)景中基本的視覺感知因素進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析

3、，包括線框分辨率、紋理、距離、光照、顏色和亮度，通過對(duì)這些視覺因素的分析，得到了如何從模型中提取和度量這些信息的方法。然后把它們作為標(biāo)量場(chǎng)信息引入到了Garland的任意維度的二次誤差模型簡(jiǎn)化度量公式中，得到了新的基于視覺感知因素的誤差度量公式。為了能夠根據(jù)人類視覺感知特性來確定模型簡(jiǎn)化過程的結(jié)束條件，本文根據(jù)視覺感知因素得到一個(gè)細(xì)節(jié)層次控制參數(shù)，通過把這個(gè)參數(shù)與顯示質(zhì)量度量模型的結(jié)合得到了基于視覺感知的細(xì)節(jié)層次控制的方法。通過新的模型

4、簡(jiǎn)化算法和細(xì)節(jié)層次控制方法，使模型的簡(jiǎn)化結(jié)果更符合人類的視覺特征，達(dá)到更好的視覺效果。 本文利用公用的三維網(wǎng)格模型進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過比較傳統(tǒng)簡(jiǎn)化算法和基于視覺感知的簡(jiǎn)化算法的簡(jiǎn)化結(jié)果，發(fā)現(xiàn)引入視覺感知因素后，在模型的視覺特征區(qū)域可以保留較高的細(xì)節(jié)信息，在其他區(qū)域則可以簡(jiǎn)化掉更多冗余的圖形元素。并且通過基于視覺的細(xì)節(jié)層次控制方法來約束模型簡(jiǎn)化過程，可以使得細(xì)節(jié)層次的選擇更加符合人類的視覺習(xí)慣和適應(yīng)虛擬場(chǎng)景的狀態(tài)要求。最后本文通過