几何模型数据压缩及虚拟场景实时显示技术研究教学教材.ppt

几何模型数据压缩及虚拟场景实时显示技术研究;几何模型数据压缩及虚拟场景实时显示技术研究;绪 论;本文研究内容的必要性;基于渐进网格的传输方法综述;几何数据压缩与简化综述; 单分辨率模型是指几何实体的某一层次细节的多边形网格表示形式，如果缺少该模型中任何一部分数据，则无法对该实体轮廓有一完整理解。单分辨率几何数据压缩是指对实体的某一层次细节的网格数据进行压缩。下面三种方法是比较有代表性的算法： (1) 基于通用三角形网格的几何压缩 (2) 三角网格连接关系实时压缩算法 (3) 基于拓扑手术方法的几何压缩算法 ;多分辨率模型的几何数据压缩综述;连续多分辨率模型的几何数据压缩综述 多分辨率分析是支持压缩、渐进传输和复杂网格的 LOD控制的基础工具，其中心思想是分解函数到低分辨率部分和一系列增加分辨率的修正项。网格的多分辨率数据压缩表示通常是由基本网格和提供丢失细节的修正项序列组成。下面两类是比较有代表性的算法: （1）基于小波分析的压缩方法 （2）累进森林拆分压缩方法 ;实时显示方法研究综述;基于细分网格的数据压缩方法; 对多分辨率模型数据压缩的研究很多，其中较有代表性的是下面介绍的两种方法。 Eck多分辨率表示方法 优点：能快速、连续地通过一种紧致的表示来获得多面体的多分辨率模型。 缺点：没有利用正则曲面光滑特性，压缩仍有冗余。 Khodakovsky等人的法线网格（normal mesh） 优点：有较高的压缩效率,该方法有着广阔的应用前景 缺点：产生法向网格的方法比较复杂 本章提出了基于细分网格的压缩方法。该算法利用正则曲面的光滑特性，用一维标量代替部分三维细节信息。实践中，完全满足正则曲面条件的曲面很少，而具有细分连通性的细分曲面近似满足正则曲面条件。;图2-1 细分网格 具有细分连通性的网格，被称之为细分网格，这种细分连通性是由均匀分裂算子产生的。所谓细分连通性，是指由一个基本网格M0经过若干次一分四的分裂（细分）而形成的三维图形所具有的三角面片或顶点间的邻接和父子关系，如图2-1所示，该细分网格没有经过平滑处理。; Fig.2-2 Butterfly scheme Fig.2-3 Loop scheme ;带有细分连通性的多分辨率模型的获取;细分网格的数据结构 struct Face {level_J; // 整型数(层数) children[4]; // 面指针数组 cornerVertex[3]; // 顶点指针数组(指向面片的三个顶点) edgeVertex[3]; // 顶点指针数组(指向细分该面中的三 条边的三个顶点的指针数组) unitNormal[3]; // 法线信息数组 }; ;用下面结构表示顶点： struct Vertex {parentV[2]; // 顶点指针数组(指向该顶点所细分 的边的两个顶点) parentF[2]; // 三角面片指针数组(指向该顶点所 细分的边的两个面) fGeom; // 坐标位置 g; // XYZvector }; ;细分网格的分解 为了产生更粗糙层次的近似Mn-1，……，M0，我们使用逆细分算子，即撤消在Mk+1上的1-to-4分裂操作。设S是原始细分操作算子，那么网格Mk+1 和其粗糙表示Mk 满足如下关系： （2-4） （1）首先给粗糙网格结点分配位置，使其满足公式: （2-5） （2）对 Mk 进行细分操作，得到 ，但是网格 中的奇数结点的位置必须得到纠正，以便精确地复制原始网格， 这就需要为 M k+1 中每一个奇数结点存储一个细节向量 ,D k是M k+1和 之间对应奇数结点位置的差值。; 当某一细分层的抽样公差与上一细分层的抽样公差之差值小于压缩误差时，对该细分层求法向细节标量。要想求法向细节标量，首先需求出细分切平面的法线，然后将细节向量投影到细分切平面的法线方向上，细节向量在法线方向上的分量可以由一标量乘以单位法