一种顾及多重约束的三维地形简化方法

三维模型在许多领域内均有着越来越深入的应用,为保证三维模型在不同存储空间、不同图形绘制能力、不同显示分辨率的终端电子设备上显示的统一性和一致性,在很多情况下需要对三维模型进行适度的简化。对于三维地形而言,纹理颜色、地形区域边界和重要顶点是其非常重要的视觉特征,本文将这三项特征作为约束因子引入到三维地形的简化过程中,并根据这三项特征对现有的二次误差测度算法和边折叠代价的计算方法进行了改进,使其在三维地形简化过程中不会出现明显退化。本文还将改进后的算法与原来算法进行了实验对比,结果表明,改进后的简化算法不仅能够在不同精度上保持三维地形视觉上的一致性,而且产生的几何误差也相对较小。     

保持视觉特征的LoD模型简化算法研究

在考虑不严重影响画面视觉效果的前期下,提出了保持视觉特征的LoD模型简化算法,该方法能较好地解决复杂地形场景模型引起的绘制视觉失真问题。在保持视觉特征的前提下,引入顶点的曲度特征因子,通过限制狭长三角形的生成和标记色差明显的三角形,很好地保证了模型的几何和纹理特征。通过计算折叠代价的方法减少模型误差累积,有效地解决了影响视觉效果的问题。实验结果表明,在保证视觉特征的前提下,利用半边折叠算法简化模型,实现三维场景的地形绘制。     

基于法向量的地形模型简化算法改进及实现

由于三角网能够较好地反映地貌形态特征,被广泛应用于三维地形建模。但随着海量数据的处理和当前计算机硬件的限制,有必要通过算法将地形模型进行有效的简化。本文在三角形折叠算法的基础上,引入法向量度量参数,同时加入边界判断对其进行改进,利用Direct3D自动计算三角面片的法向量这一特性实现了地形模型的简化,并能较好地保持原始模型的特征。     

基于顶点聚类的多纹理三维模型简化算法

基于顶点聚类,本文提出了一种针对COLLADA规范的多纹理三维模型简化算法。首先介绍了COLLADA模型标准;其次介绍了算法步骤,着重介绍了基于顶点聚类的模型简化算法的思想和重点内容,特别是简化后的几何元素与纹理贴图的重新映射;最后通过实验证明,采用该算法化简的模型能够较好地保持原三维模型的可视化效果,特别对多模型的三维场景,既压缩了数据量,又基本保留了三维场景的整体轮廓,在实际应用中可以提高三维场景可视化的效率。     

利用Sweep造型法进行管网精细化三维建模

管网三维建模中的一个重要问题是如何根据管线中心线坐标计算得到管网实体表面顶点的坐标,特别是管段与管点衔接处的表面处理。利用扫描(Sweep)造型法,根据实体之间的拓扑连接关系,将一条管线看作是整张连续的曲面,自动建立管线和管点的三维模型,可不必再做拼接处理。此方法通过对管线进行倒圆角及分段处理,在管线中心线各分段点上建立连续标架,计算得到分段点对应的管网实体表面顶点的坐标,并采用布尔并集运算合成管点模型的方法来建立各管网实体的精细化模型。实验结果表明,管网实体表面顶点坐标正确、光滑连续,建模程序简化,性能提高,效果良好。     

利用顶点删除法简化道路三维地形模型

提出了基于顶点删除法来简化道路三维地形模型的方法。首先建立原始三角网格,为道路中线两侧的点按照重要性排序,根据这些点与道路中线的距离对其进行加权,然后按照顶点删除法基本原理对带状地形进行简化。研究表明,本方法虽然简化了模型,但并没有降低三维视觉效果,同时,本方法将有助于减轻三维系统的运行负荷。     

垂距法与道格拉斯-普克法删除冗余顶点效率的比较

在计算机地图制图和地理信息工程等领域,通常要对线要素和面要素边界几何数据中所包含的冗余顶点进行删除,以达到减少存储开销、提高处理效率和改善图形可视化效果等目的。为了满足人们选择一种快速删除线要素冗余顶点算法的需要,在简要介绍目前常用的两种线要素压缩算法——垂距法和道格拉斯-普克法的原理及特点的基础上,对利用这两种算法实施冗余顶点删除处理的效率进行实例测试与比较。     

顾及角度误差的三维建筑模型边折叠简化算法

随着城市三维场景应用日益增多,海量的三维建筑模型数据给计算机的存储、显示、传输和实时渲染带来了巨大压力,在保证Web 3D展示质量的前提下,有条件地对三维模型进行适度简化,降低复杂模型计算复杂度的有效途径。针对三维建筑模型简化至低分辨率时模型表面细节特征丢失、网格质量降低导致的视觉退化等问题,提出了一种顾及角度误差的三维建筑网格模型边折叠简化算法。该算法在选取收缩边时加入了顶点约束条件,并对生成新面片的旋转方向进行了角度误差控制,提高了模型特征区域顶点的误差度量。研究结果表明,该算法在保留场景中建筑模型的几何特征的前提下,有效地减少了系统绘制的图元数目,适用于渲染大规模三维城市场景。     

带线约束的摄影测量网格变分精化算法

针对城市场景三维重建模型在有线特征的边缘区域过于平滑的问题,提出一种带线约束的摄影测量网格变分精化方法。算法以初始重建网格模型为基础,引入3个能量项,将网格精化问题转化成能量下降问题。首先结合所有的影像信息构建影像一致性约束项,然后对网格表面顶点附加正则化约束,最后引入三维线特征约束,将3个能量项加权相加后离散化到每个顶点,得到梯度变化值。采用梯度下降法,使顶点沿着梯度方向移动,当能量不再下降或迭代一定次数时,即得到了精化后的网格模型。试验结果表明,本文算法能较好地保持边缘特征,与现有的泊松重建算法相比,网格的质量更高,视觉效果更好。     

顶点重要度调整的三维场景集成简化方法

针对地形模型随视点简化时,容易引起边界的变化,使得地物模型与地形模型简化过程中产生"裂缝"或翻转现象的问题,文章提出一种改进方法:在对三维地形和地物进行集成后,采用递进格网表示方法并在边折叠过程中采用条件约束对其简化;在边排序的基础上,根据顶点重要度进行排序。该方法优点是计算时间短,且权值定义能够很好地反映局部几何特征,能够保持三维地形、地物模型边界原始信息和格网三角面的基本方向,并消除集成模型之间的"裂缝"或悬空现象。最后通过对整个三维场景进行动态实时绘制,证明该方法具有良好的可视化效果。     

城市场景结构感知的网格模型简化算法

针对二次误差测度(QEM)网格简化算法全局几何特征信息损失严重的缺点,提出一种具有结构感知功能面向城市三维模型重建的网格简化算法。该算法顾及城市影像中平面结构特征,以代理平面为全局特征约束条件,使模型在简化过程中全局结构特征更多地被保持,以利于多层次细节模型(LOD技术)、网格优化提速等模型后续操作。以倾斜摄影获取影像生成的初始三角网格模型为试验数据,采用所给算法对其进行网格简化并与QEM算法进行对比。结果表明:所给算法简化精度及简化效率均优于QEM算法。     

一种基于顶点聚类的线要素简化算法改进

首先介绍了一种利用SOM神经网络对顶点进行聚类的线要素简化算法,该算法以线要素各顶点x,y坐标为输入样本集,经过SOM神经网络的训练,形成对原有顶点的聚类,每个聚类保留一个顶点作为简化后的结果。然后分析该算法存在的一些问题,先假设加入角度和距离两维能改善原算法的效果。最后自主实现算法,并采用相关实验数据加以验证,证明增加SOM维数确实行之有效。     

双目视觉与惯导融合的移动机器人定位方法

为了提高移动机器人的定位精度,提出一种双目视觉与惯导融合的视觉SLAM算法.在视觉SLAM前端部分,为了保持直接法计算速度快及特征法精度高的特点,提出一种融合直接法和特征法的半直接法双目视觉里程计.在后端优化阶段,将视觉数据与IMU数据相互融合,在滑动窗口中以非线性优化的方式构建误差函数,优化位姿计算精度.在EuRoc数据集中对本文提出的算法进行试验验证.结果表明,与开源的视觉惯导融合的SLAM系统OKVIS、ROVIO和VINS-Mono相比,本文系统在Machine Hal l与Vi con Room两个场景中的定位精度均得到了明显的提升,同时可以保持较高的运行效率.     

一种基于转移边折叠的TIN模型简化方法研究

边折叠算法是简化TIN模型的主要方法之一。依据边折叠算法的特点,深入分析边折叠算法的缺陷及其产生的问题,并总结出这些问题产生的原因,通过预折叠的方式找出并标记模型中的特殊边。当对特殊边折叠的时候,通过转移折叠目标的方式来简化模型,并利用三角形品质量化简化质量。实验证明,这种转移边折叠的方式不仅可以提高简化后模型的三角形品质,还可以减弱简化模型的纹理变形和避免模型法向量计算错误,缩小简化模型和原始模型的视觉差距。     

基于可见性预处理的地形模型视相关简化算法

提出了一种基于可见性预处理的点删除简化算法。该算法针对海量地形数据,首先建立了高效的空间索引系统,利用这一索引系统快速完成了视锥截取、背面剔除和隐藏面消除等可见性测试,再对预处理后的网格模型依据顶点曲率大小进行点删除简化。实验表明,采用可见性预处理可大大提高绘制速度,并且绘制帧速率基本独立于模型的复杂度。     

利用质心Voronoi图对地形自适应简化的算法

地形简化算法利用少量有效的地形信息表达整体地形,能很好地解决海量地形数据与计算机硬件之间的矛盾,同时满足多尺度地形应用需求。针对现有地形简化算法难以兼顾局部地形起伏与地形整体特征的问题,提出一种基于质心Voronoi图的地形自适应简化算法。首先,利用质心Voronoi图的特点,以地形起伏度作为密度函数生成质心Voronoi图;然后,利用分布在地形起伏较大区域的质心Voronoi图种子点及大多分布在地形特征线上的Voronoi区域顶点重构地形;最后,通过原始地形与重构地形的特征线验证地形简化的效果,并与三维道格拉斯-普克（3D DouglasPeucker,3D DP）算法进行精度对比。实验结果表明,从简化地形中提取的山脊线、山谷线、等高线等地形特征线与原始地形的重叠度均较高,算法能较好地保持地形整体特征;且在相同的简化级别下,算法的简化误差小于3D DP算法,具有较高的地形简化精度。     

Morse理论支持下的建筑物点云特征提取

针对传统特征提取算法的结果存在交叉紊乱、不连续、缺少拓扑关系等问题，本文提出了基于Morse理论的建筑物点云特征提取算法。首先定义三维表面模型上顶点的Morse函数指标；然后采用邻点比较法自动提取特征点；最后针对Morse-Smale复形的对偶性在建筑物拓扑特征中已无实际意义的问题，提出了单复形拓扑模型的提取与简化算法。试验结果表明，该算法能够获得清晰、连续、完整的建筑物特征线，实现对建筑物模型表面的完全分割；简化算法在保证建筑物特征线拓扑一致性的前提下，可以获取不同层次的建筑物拓扑特征，为建筑物模型的重建与可视化提供了保障。     

面向影像地图色域映射算法研究

为了使影像地图跨媒介传递色彩失真最小,本文提出一种面向影像地图色域映射算法。首先,使用双边滤波对影像地图进行预处理,分解出低频和高频图像,根据人眼空间域视觉感知理论,对低频图像采用保护彩度裁切法,对高频图像采用保护明度压缩法,最后融合两幅映射后图像并再次映射至目标色域,使用图像结构相似度和S-CIELAB色差模型进行客观评价,并与HPMINΔE法、SGCK法及Bala提出算法进行比较。结果表明,面向影像地图色域映射算法在图像结构相似度和图像色差上都比其他算法稍好。因此,面向影像地图色域映射算法能提高影像地图的映射质量,可同时保护影像地图影像细节和矢量符号色彩。     

一种大曲率线状实体的三维可视化方法

线状模型是虚拟三维场景中的重要模型,其精细程度直接影响着虚拟场景的视觉效果。制作线状模型的常用方法分为整体模型法和分段拼接法,对于弯曲程度较大的线状模型,使用整体模型法制作时难以控制顶点坐标和纹理贴图,而采用分段拼接法又会在转弯处产生模型空隙和纹理重叠,导致模型失真。该文提出了一种针对大曲率线状实体的三维可视化方法,在几何模型制作阶段,根据路径和截面数据直接计算模型顶点坐标、法向量和索引数据,实现放样建模;在纹理贴图阶段,通过建立模型顶点与纹理图片像素的映射关系,实现模型贴图。结果表明,该算法可应用于铁路路基等大曲率线状模型的制作,具有精度可靠、人工交互少及可视化效果好的特点。     

简单多边形顶点凹凸性判断算法综述

简单多边形顶点凹凸性判断算法种类繁多,在模式识别及计算机图形学等领域具有重要应用.为了研究不同种类算法的内在联系与区别,以便在实际应用中根据情况选择合适的算法,分析了目前较为流行的角度法、左右点法、矢量面积法、向量积法、射线法、斜率法和极点顺序法等算法.经过详细的推导论证发现,这些算法都可以使用公式b=p*m来表示,且...