[发明专利]一种基于烟花算法三角面片折叠的网格模型简化方法

说明书

本发明涉及一种基于烟花算法三角面片折叠的网格模型简化方法，循环遍历三角面片，确认可折叠三角形、对应的最优折叠点，将所有新的可折叠三角形面片及上一次的三角面片的最优折叠点的折叠代价排序，以当前排序将三角面片重新排序，将折叠代价最小的三角形折叠成点并更新邻域信息，计算减少的三角面片数占初始时三角面片数的百分比，若满足删减百分比或只存在边界三角网格则结束简化，否则以新生成的三角面片返回参与循环遍历。本发明针对高保形的三角网格简化需求、特别是具有特征明显的孔洞和边界的三维模型能很好地保证简化后形状，烟花算法和三角形折叠方法有效结合，简化速率加快，控制简化误差，取得简化速度和简化质量之间的平衡。

技术领域

本发明涉及一般的图像数据处理或产生的技术领域，特别涉及一种基于烟花算法三角面片折叠的网格模型简化方法。

背景技术

三维CAD模型通常用多边形网格表示，特别是以三角形网格来描述三维几何形体，为了保持模型的准确度，往往需要高度复杂的网格模型，因而需要大量的数据来进行保存；存储、计算和传输这些数据对计算机的容量和处理能力提出了较高的要求。

现有技术中，三角网格模型的简化方法大致可分为几何元素删除法、重新网格化法和几何元素折叠法这三大类；其中，几何元素删除法和重新网格化法对模型中因删除顶点或三角形而生的孔洞重新进行三角划分，由此增加了网格模型简化的复杂度，计算量大，误差也较大；而几何元素折叠法包括边折叠和三角形折叠，因为其计算量较小，实现简单、误差控制自由度高而被广泛使用，然而，对于具有特征明显的孔洞和边界的CAD三维模型，如果同时存在三角网格简化后高保形的需求，则几何元素折叠法在简化过程中很难对两者进行兼顾，无法同时快速简化并保形。

发明内容

本发明解决了现有技术中，网格模型简化无法同时达到计算量小、实现简单、误差自由度高且高保形的问题，提供了一种优化的基于烟花算法三角面片折叠的网格模型简化方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于烟花算法三角面片折叠的网格模型简化方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：读取网格模型数据，设置删减百分比和最大迭代次数t；

步骤2：循环遍历每个三角面片；若任一面片中包含有边界，则判定当前面片为边界三角网格，当前面片不参与折叠；不包含边界的面片视为可折叠三角形；

步骤3：对可折叠的三角形面片寻找对应的最优折叠点；

步骤4：将所有新的可折叠的三角形面片及上一次的三角面片的最优折叠点的折叠代价以数值由大到小排序，以当前排序将对应的三角面片重新排序；

步骤5：将折叠代价最小的三角形折叠成点，所述点为折叠代价最小的三角形内的最优折叠点，更新所述点的邻域信息；

步骤6：计算减少的三角面片数占初始时三角面片数的百分比，若满足删减百分比或只存在边界三角网格，则结束网格模型简化，否则，进行下一步；

步骤7：以步骤5中折叠后新生成的三角面片返回步骤2。

优选地，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：存在K个可折叠三角形，以K个三角面片的重心作为初始折叠点，以K个三角面片作为烟花算法的第一代烟花种群，计算折叠代价；初始化k＝1；

步骤3.2：以折叠代价作为适应度函数，计算第k代的每个烟花的适应值fitness^k(i)、第t代的最大适应值第k代种群pop(k)的爆炸半径r(k)、个体i的爆炸半径r_i(k)和烟花爆炸产生的火星位置其中，i∈pop(k)；

步骤3.3：对烟花爆炸产生的火花做越界处理，若火花未跳出烟花所在的三角形的边界则直接进行下一步，否则该火花是非可行解，对火花的位置进行重置；火花位置进行重置后，处于烟花所在的三角形边界内，进行下一步；