[发明专利]一种基于三维模型特征的模型简化方法

说明书

本发明公开了一种基于三维模型特征的模型简化方法，属于计算机图形学技术领域。本发明的方法具体为：输入三维模型的顶点数据和三角面片数据，获得其在正视、侧视、俯视三个方向的2D投影数据，提取三维模型轮廓数据在此投影中的拟合曲线，根据获得的2D投影数据的拟合曲线，即特征点数据集合，和每个特征点的特征向量，对选中边的两个端点计算特征向量差值或坍塌边权值，选出有效的坍塌边和有效坍塌方向；然后对边进行坍塌，更新顶点数据集，在误差累积器中增加此次误差值；判断坍塌误差达是否达到设定阈值，未达到则继续简化，达到则结束简化，合并简化数据，生成简化模型。通过本方法能快速高效地获得理想的简化模型，提高工作效率。

技术领域

本发明属于计算机图形学技术领域，更具体地说，涉及一种基于三维模型特征的模型简化方法。

背景技术

目前，三维模型已经广泛用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域，等等。

三维模型一般是指三维多边形网格模型，就是一组多边形或“面”的集合，这些多边形共同构成了一个三维物体的表面。任意一个多边形都可以剖分成若干个三角形，任意一个多边形挖网格也都可以转化成三角形网格。因此，特别的，全部由三角形组成的多边形网格称为三角网格。

随着科学技术的进步，在各个领域所构造和使用的模型越来越精细复杂，这些复杂的模型给计算机处理、绘制系统及网络传输带来了巨大的压力。因此模型简化成为非常重要的研究课题。模型简化是指在保持原模型集合形状基本不变的前提下，采用适当的算法减少该模型的面片数、顶点数和边数。如何快速、高效地实现模型简化，也一直是该领域内的热门研究方向。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于三维模型特征的模型简化方法，用以快速高效地获得理想的简化模型。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于三维模型特征的模型简化方法，包括如下步骤：

S1：输入三维模型顶点数据和三角面片数据；

S2：获得三维模型在正视、侧视、俯视三个方向的2D投影数据；

S3：对2D投影数据预处理，提取三维模型轮廓数据在此投影中的拟合曲线，计算特征向量；

S4：随机选择坍塌边，根据步骤S3获得的2D投影数据的拟合曲线，即特征点数据集合和每个特征点的特征向量，选出有效坍塌边和有效坍塌方向；

S5：对有效坍塌边按照有效坍塌方向进行坍塌，更新顶点数据集，在误差累积器中增加此次误差值；

S6：判断坍塌误差达是否达到设定阈值，未达到则重复步骤S4、S5，达到则进入下一步骤；

S7：合并简化数据，生成简化模型。

优选地，步骤S3包括如下步骤：

S3-1：将2D投影数据乘以一个变换矩阵即P_i＝p_i×M_T，其中M_T代表变换矩阵，p_i代表输入投影数据，P_i代表变换后的投影数据，以此将2D投影数据变换为以模型重心为坐标系原点的空间坐标；

S3-2：采用扇形分割方法，将包含投影数据最小包围圆进行分割，在每个扇形切分区域中，计算并选择与最小包围圆的圆心距离值最大的点作为此区域的特征点，其距离值为特征值，此特征点对应的三维模型上顶点为此投影数据扇形区域中的特征顶点，特征点的集合即构成了此三维模型轮廓数据在此投影中的拟合曲线；