[发明专利]基于重要性采样的三维模型自动化简化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维模型的简化方法，尤其涉及一种基于重要性采样的三维模型自动化简化方法。

背景技术

三维模型在工业制造、建筑设计、产品展示、医学、电子商务、军事模拟仿真及影视娱乐等方面有着广泛的应用。随着人们对这些方面的要求越来越高，三维模型向着更具真实感和更高复杂度方向发展。而更具真实感和复杂性的三维模型导致三角形面片数量剧增、数据量越来越庞大，远远超出了图形硬件的交互处理和网络实时传输的能力。因此，如何在保持原始模型特征的情况下对三维模型进行简化从而实现对复杂模型的快速处理成为当前的研究热点。传统的三维模型简化方法不能对模型的褶皱、尖角、凿痕、边界等特征进行有效的简化。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种自动化、高精度、高效的三维模型简化方法。该方法通过对三维模型的简化，有效提高其在实时计算机图形学、计算机辅助设计、计算机动画等应用领域中的处理效率，为进一步拓展其应用领域和范围奠定理论基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于重要性采样的三维模型自动化简化方法，包括以下步骤：

（1）输入待简化的三维模型。

（2）定义所述三维模型的重要性几何特征，即所述三维模型中曲率变化大的特征区域。

（3）对三维模型的重要性几何特征的自动化提取。

（4）设定重要性采样概率，根据设定的重要性采样概率对提取到的三维模型重要性几何特征中的点进行随机采样，得到重要性采样点集合及其对应的重要性采样点法向集合。

（5）设定普通模型点的采样概率，普通模型点的采样概率值小于重要性采样概率；利用普通模型点采样概率对三维模型表面上所有的点进行随机采样，得到普通采样点集合及其对应的普通采样点法向集合。

（6）重要性采样点集合及其法向集合、普通采样点集合及其法向集合的并集即为简化后的三维模型表达式。

（7）使用基于紧支撑基函数的模型恢复方法，将简化后的三维模型表达恢复为三维模型。

所述步骤（2）中三维模型的重要性几何特征定义为褶皱、尖角、凿痕、边界等曲率变化大的特征区域。

所述步骤（3）中对三维模型的重要性几何特征进行自动提取的基本步骤如下：

（1）利用Wendaland紧支撑集RBF，将三维模型的表面转换为隐式曲面的函数F(x)。

（2）利用三维模型的隐式曲面函数计算该模型中每个网格顶点v处主曲率k沿主方向的导数emax和emin。

（3）计算三维模型表面主曲率k沿主方向的极值点。

（4）对上述极值点进行优化，删除对重要性几何特征影响小的极值点，保留影响大的极值点。

所述隐式曲面的函数F(x)为：