[发明专利]一种保持外观特征的复杂三维建筑物模型简化方法

权利要求书

1.一种保持外观特征的复杂三维建筑物模型简化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基于广度优先搜索的网格分割，结合拓扑关系和颜色特征将模型表面网格划分为多个子网格；

(2)综合几何和纹理的简化误差计算，对模型上的每一条边计算其简化误差，简化误差公式综合考虑网格分割信息以及几何误差和纹理误差，具体为：综合考虑几何和纹理，计算模型简化误差；遍历模型表面网格计算全部边的初始误差，对于边e(v₁，v₂)，误差计算公式为：cost(v₁，v₂)＝w·(a·QEM(v₁，v₂)+b·TexDev(v₁，v₂))；其中w反映了网格分割信息：若边e的两个端点v₁，v₂属于同一子网格，则将w的值设置为1；若v₁，v₂分属不同的子网格，则为w设置一个大于1的值；

其中，QEM(v₁，v₂)的值等同于二次误差，半边折叠中，其值等于顶点v₁的二次项，即为了方便在同一尺度下比较几何误差和纹理误差，事先对建筑物模型中顶点的位置坐标进行归一化，使其范围限定为[0，1]；

纹理误差的计算方法表述为：简化前后模型上具有相同纹理坐标的两个顶点在三维空间上的距离；令M_i-1为简化前的表面网格，M_i为简化后的表面网格，顶点U折叠到V，在二维纹理空间上的对应点为u和v；半边折叠(U，V)-→V后纹理空间上会存在2个交点p和q，p在三维空间M_i-1、M_i上的对应点分别为P_i-1、P_i，q在三维空间M_i-1、M_i上的对应点分别为Q_i-1、Q_i；这些交点就代表简化前后模型表面网格上具有相同纹理坐标的顶点，通过计算对应顶点在三维空间上的最大距离，算出纹理误差值；计算公式为：

TexDev(v₁，v₂)＝max{|P_i-1-P_i|，|Q_i-1-Q_i|}

通过这一公式可以对半边折叠过程中的纹理误差进行有效的度量；

为了维持模型的基本轮廓，需要在简化过程中保持模型的边界点不被简化删除；因此，增大包含边界点的边的简化误差，公式为：cost′(v₁，v₂)＝cost(v₁，v₂)+1000；

(3)考虑纹理不连续特征的半边折叠简化，每次从网格中选择误差最小的边进行半边折叠简化，简化后进行纹理坐标调整。

2.如权利要求1所述的保持外观特征的复杂三维建筑物模型简化方法，其特征在于，步骤(1)中，遍历建筑物模型表面网格构建三角形集合T，初始情况下集合中的每一个三角形均是一个独立的子网格；从网格中选择一个三角形t_i作为起点，基于广度优先搜索遍历其邻接三角形集合，对每一个邻接三角形t_j，判断t_i与t_j之间的二面角和颜色误差，若两项均满足相关条件，则将t_j加入到t_i所在的子网格当中；不断重复这一过程，直到三角形全部遍历完成，则模型表面网格分割结束。

3.如权利要求1所述的保持外观特征的复杂三维建筑物模型简化方法，其特征在于，步骤(3)中，在考虑纹理不连续特征的基础上，执行半边折叠简化，并进行纹理坐标调整；在计算完全部边的初始误差后，从中选取误差最小的边进行半边折叠简化；每一次简化后都进行相应的纹理坐标调整，并更新与被折叠边相邻的边的简化误差；如此循环，直到模型简化率达到设定的阈值为止。