[发明专利]一种基于改进包络测试的高效误差可控网格简化方法

说明书

本发明属于计算机图形学领域，公开了一种基于改进包络测试的高效误差可控网格简化方法。该方法是：对于原始模型的网格，首先对所有面片生成误差包络多面体，形成集合B，并对集合B构建稀疏网格加速结构，然后使用Qslim选出一条待折叠边e，将与e相邻的面片集合设为D，基于稀疏网格快速查找包络体集合B中与集合D的面片相交的包络体，将其集合定义为B’，最后计算出B’中裁剪平面与集合D中三角面片的交线，从而实现降维的覆盖测试，若B’中的包络体完全包含面片D，则对边e进行折叠，至此完成一次折叠。循环直至没有边可以进行折叠为止。本发明采用误差包络体有效控制了简化模型的误差，并且基于稀疏网格查找和降维覆盖测试实现了更高的简化效率。

技术领域

本发明属于计算机图形学领域，尤其涉及一种基于改进包络测试的高效误差可控网格简化方法。

背景技术

在工业仿真软件中，大规模场景的高效仿真是一个技术难点，网格简化可以在几乎不改变模型外观的同时有效减少构成模型的网格数，从而提升渲染效率，这是实现大场景渲染的一种重要手段。从算法性能的角度出发，对于网格简化算法的研究主要聚焦于两大方向，其一是高效简化，其二是高质量简化。

高效简化是此前相关研究的重要方向，目前已经有了很好的研究成果。Garland与Heckbert提出了基于QEM(Quadric Error Metrics)的简化算法，该算法能够兼顾模型质量和简化效率，直至目前QEM仍是网格简化的主流算法，此后的很多研究是基于该算法进行的。

高质量简化的重点在于高保真和高精度。高保真简化是指在减少网格数的同时尽可能保留原模型的重要特征，使得简化后模型的外观与原模型外观相似，高精度简化的重点在于控制精度符合用户的要求，并在此前提下减少网格数。目前，常规的网格简化技术已经能够满足大部分应用场景，但是对于一些对精度要求较高的工业场景，如面向CAD、机器人离线编程或者有限元分析的工件模型简化，依然存在一些不容忽视的问题：

1.基于二次误差度量(QEM，quadric error metric)的网格简化方法效率很高，能够满足大多数场景的要求，但是受其原理所限，无法直接控制简化后模型与原模型之间的误差；

2.基于包络测试的网格简化方法能够控制模型简化的精度，但是其中的粗筛和精细包络测试都需要耗费更多的时间，与QEM相比，包络测试的效率要低得多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进包络测试的高效误差可控网格简化方法，从模型体量的角度为现有工业仿真软件中的大规模场景仿真渲染效率低下的问题提供解决思路，同时为实现兼顾效率与精度的三维模型简化功能提供一种可供借鉴的方法。

为解决有关精确性和高效性的技术问题，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一种具体实例，基于改进包络测试的高效误差可控网格简化方法，包括：

步骤1：对所有面片生成误差包络多面体，形成集合B，并对集合B构建稀疏网格加速结构；

步骤2：使用Qslim选出一条待折叠边e，将与e相邻的面片集合设为D，

步骤3：基于稀疏网格快速查找包络体集合B中与集合D的面片相交的包络体，将其集合定义为B’；

步骤4：计算出B’中裁剪平面与集合D中三角面片的交线，从而实现降维的覆盖测试，若B’中的包络体完全包含面片D，则可以对边e进行折叠；

步骤5：循环执行上述步骤，直至没有边可以进行折叠为止。

进一步地，步骤1的具体步骤如下：

步骤1.1：定义预设误差值δ；

步骤1.2：从二维的三角网格开始向外膨胀δ的距离。

进一步地，步骤2的具体步骤如下：