[发明专利]一种拓扑保持的三维模型中值面的简化方法

权利要求书

1.一种拓扑保持的三维模型中值面的简化方法，其特征在于，步骤如下：

(1)寻找三维模型的中值面上的孔洞，即亏格，将中值面上的孔洞周围的面片标记为拓扑关键区域；这些面片的边为关键边，即在简化计算中需要进行拓扑检查的边；

(2)使用边折叠方法简化三维模型的中值面时，对拓扑关键区域中的边在简化前进行拓扑检查，判断待简化边简化后会否导致相关的孔洞消失，破坏拓扑；

(3)将三维模型的中值面的包围盒划分成偶数个分片，对这些分片进行奇/偶交错方式的并行简化处理；对非拓扑关键区域的边，直接折叠简化；处理拓扑关键区域中的边时，需要进行步骤(2)中的拓扑检查，若会破坏拓扑则不简化该边，若不会破坏拓扑则简化该边，并将新产生的面片标记为拓扑关键区域；最后将会得到一个拓扑保持的简化中值面；简化中值面能作为三维模型的简要表达应用于模型压缩与近似、模型动画与形变、模型检索与识别多个应用场景；

所述步骤(3)中，将模型包围盒划分成偶数个分片，对这些分片进行奇/偶交错方式的并行化简化处理的具体步骤为：

(31)将三维模型的包围盒划分成偶数个分片；要求满足分片的宽度大于中值面最大边长的四倍长度；

(32)交错地选择所有奇数序号和所有偶数序号的分片进行并行的简化处理，直至达到简化目标；

(33)在(32)中对一个分片中的中值面进行简化处理时，以边折叠的方式进行，每次找到分片中简化代价最小的边；检查该边是否是关键边，若不是则简化该边，反之则需进行拓扑检查，判断该边的简化会否导致相关孔洞消失；如果会导致相关孔洞消失则不简化该边，若不会导致相关孔洞消失，则简化该边，并将新产生的面片标记为拓扑关键区域，对应的边标记为关键边。

2.根据权利要求1所述的一种拓扑保持的三维模型中值面的简化方法，其特征在于：所述步骤(1)中，寻找三维模型的中值面上的孔洞，即亏格，将中值面上的孔洞周围的面片标记为拓扑关键区域，具体步骤为：

(11)从三维模型的中值面数据所在坐标系的±x,±y,±z共6个正交方向对中值面进行正投影，得到6个深度图像和6个对应的面片序号图像，面片序号图像记录深度图像中每一个像素在中值面上对应的面片序号；

(12)对深度图像的每一个像素判断该像素与周边像素的深度差；若该深度差的值大于某一阈值则标记该像素为关键像素；

(13)找到每一个关键像素所对应的面片序号，由这些面片构成拓扑关键区域，这些面片的边为关键边，即在简化计算中需要进行拓扑检查的边。

3.根据权利要求2所述的拓扑保持的三维模型中值面的简化方法，其特征在于：所述步骤(12)中，所述步骤(12)中的某一阈值为中值面上最长边的长度。

4.根据权利要求1所述的一种拓扑保持的三维模型中值面的简化方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对拓扑关键区域中的边在简化前进行拓扑检查的具体步骤为：

(21)遍历该边两个顶点的相邻顶点集合，找到它们的共同相邻顶点；

(22)遍历该边两个顶点的相邻面片集合，找到它们的共同相邻面片；

(23)对每一个共同相邻顶点，判断是否存在一个共同相邻面片包含了该顶点，若所有的共同相邻顶点都存在这样的共同相邻面片，则折叠该边不会破坏拓扑结构；否则，折叠该边会破坏拓扑结构。