基于感知特征的网格处理算法的研究

论文摘要

随着数字媒体的快速发展,计算机图形学以及计算机动画领域中对于数字模型的需求日益增加,因此如何快速而高效地获取数字模型成为计算机图形学领域中的一个重要的研究课题。数字模型的表示方法是对数字媒体进行进一步处理的基础。传统的参数曲面或者隐式曲面的表示方法在拓扑方面受到较大的限制。基于三角形网格的表示方法则因为其结构简单,拓扑限制少,并且适合于当前计算机显示系统的管道线设置而受到日益重视。因此,基于网格表示的处理算法得到快速的发展。感知特征是人类认识世界的主要依据,在三维模型中,结构特征构成人类认识和识别模型的主要的几何特征。由于数字娱乐以及工业的需要,在数字模型的处理算法中,如何使处理后的模型能够有效的遵循人在视觉上的认知特点显得特别重要。本文针对当前基于网格表示的数字模型在获取和处理算法中存在的问题,从模型的感知特征出发,提出了新的算法。首先,设计了一种可以重建显著特征的网格填充算法;其次,使用感知特征作为尺度,分别设计了针对自然物体模型和牙齿模型的交互式的网格分割算法;最后,设计了一种可以重建尖锐特征的逆向Loop细分算法,同时提出了渐进细分曲面的概念。本文的工作主要包括如下的四个方面:1.)网格修复算法是从重建后的网格获取健壮的数字模型的一个重要步骤。本文提出了一种基于特征线的网格修复算法,克服了当前空洞填充算法中不能够有效恢复显著特征的缺点。本文将特征线,这一网格的结构特征信息,引入到待填充的网格模型中,使用三角化算法来封闭空洞,采用区域生长算法来确定缺失区域中所丢失的显著特征的拓扑,缺失区域的顶点以及特征点的几何位置则使用一种最小平方算法来确定。2.)网格分割技术使得由基本的数字模型可以创建出更为复杂、丰富的模型。本文提出一种新的交互式的针对自然物体的网格截取方法,它可以高效地

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 三角网格模型
• 1.1.1 三角片上的点
• 1.1.2 邻域
• 1.2 三角网格上的感知特征
• 1.3 论文综述
• 1.3.1 网格修复
• 1.3.2 网格分割
• 1.3.3 逆向细分
• 1.4 论文创新点
• 1.5 论文结构
• 第二章 基于特征线的网格填充算法
• 2.1 引言
• 2.2 算法概括
• 2.3 特征线抽取
• 2.3.1 特征线的定义
• 2.3.2 曲面估计
• 2.3.3 连接特征线
• 2.4 三角化
• 2.5 网格求精
• 2.6 区域生长
• 2.7 最小平方光顺
• 2.7.1 最小平方网格
• 2.7.2 填充区域几何位置的确定
• 2.8 实验结果与分析
• 2.9 小结
• 第三章 基于最小割的交互式网格分割
• 3.1 引言
• 3.2 算法框架
• 3.3 网格简化
• 3.3.1 基于二次型的简化算法
• 3.3.2 切割对应
• 3.4 基于最小割的交互式图像分割
• 3.4.1 能量方程
• 3.4.2 交互式图像分割
• 3.5 基于最小割的网格分割
• 3.5.1 图的构建
• 3.5.2 用户界面设计
• 3.5.3 边的权重的设计
• 3.6 边界光顺
• 3.6.1 流网络图的搜索区域
• 3.6.2 流图边的容量方程
• 3.7 结果和讨论
• 3.8 小结
• 第四章 基于曲率的牙齿三角网格模型分割
• 4.1 引言
• 4.2 相关工作
• 4.3 牙齿模型的对齐
• 4.3.1 变换矩阵
• 4.4 特征线抽取
• 4.4.1 阈值化
• 4.4.2 用户删除
• 4.4.3 形态学操作
• 4.4.4 抽骨架
• 4.5 特征等高线选取以及封闭
• 4.5.1 特征线选取
• 4.5.2 特征等高线封闭
• 4.6 实验结果
• 4.7 小结
• 第五章 具有尖锐特征的逆向LOOP 细分
• 5.1 引言
• 5.2 LOOP 细分
• 5.2.1 基本算法
• 5.2.2 尖锐特征
• 5.3 算法概括
• 5.3.1 定义
• 5.3.2 算法概括
• 5.4 种子和边界条件的获取
• 5.5 逆向细分
• 5.5.1 几何重建
• 5.5.2 拓扑重建
• 5.6 渐进细分曲面
• 5.7 实现和实验结果
• 5.8 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 继续研究的方向
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士期间的论文发表情况及科研情况
• 附图