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《中国科学院软件研究所》 2001年
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三维复杂模型快速简化及交互方法的研究

费广正  
【摘要】:模型简化(Model Simplification)技术是目前计算机图形学的研究热点之一。它不仅 成功应用于各种虚拟现实系统中,而且对于科学计算可视化、真实感绘制、计算机视觉、 网络传输等也有着十分重要的作用。 本文对三维复杂模型的快速简化及交互技术进行了研究。为适应动态场景的需求,本 文首先对递进网格生成方法进行了改进,使之可实时地或在尽可能少的预处理时间内生成 模型的递进网格表示,接着以此为基础提出了一种基于递进网格的模型编辑新方法,最后, 针对目前模型复杂度进一步增大,以致无法一次装入内存中进行处理这一状况,本文给出 了一种基于细节迁移优化外存简化模型的方法。本文的主要贡献如下: 1.在递进网格生成中,以运算量很少的局部误差度量替代了先前耗时的全局误差度 量,同时对代价排序过程进行了优化设计,从而大大提高了算法效率,使得将递进网格生 成算法用于动态场景成为可能。 2.提出了一种基于递进网格的模型编辑新方法。在该方法中,首先提供了模型的多 个层次进行编辑,编辑时结合调和映射产生形变最小的原则,实现三维区域与二维区域的 映射,从而使编辑操作更加直观。算法还实现了将编辑结果向粗略和精细两个方向的平滑 传播,动态维护了模型各个层次间的一致性。 3.提出了一种基于细节迁移对外存简化模型进行优化的新方法。算法在对原模型聚 类生成的简化模型的同时进行统计分析,得出模型的细节分布状况,并依此对简化结果模 型进行细节迁移,从而避免了传统模型简化方法对模型局部拓扑的依赖,算法在保持线性 处理速度以及仅与简化模型规模相当的空间需求下,大大改善了简化模型的质量。 4.给出了一个虚拟漫游系统—虚拟大三巴教堂的设计过程和结果。该系统中结合建 筑物身的结构特点,对教堂的交互漫游控制进行了约束,使用户产生更加真实的体验; 中科院软件所博士学位论文 摘 要! 另外还使用了“Portal”技术加速对场景可见性的判定,提高了场景的绘制速度。I 本文共分七章,第一章对各种三维图形加速方法进行了讨论,指出了各自的特点。第D 二章总结了己有的模型简化方法,指出了算法中需要考虑的若干问题,并对国内外己有的I 模型简化算法进行了系统的分类。第三章提出了适应动态场景的递进网格实时生成算法。【 第四章给出了基于递进网格的模型编辑新方法。第五章给出了一种基于细节迁移优化外存D 简化模型的方法。第六章介绍了虚拟漫游系统一虚拟大三巴教堂的设计过程和结果。第七D 章对本文的工作做了总结,并指出了进一步工作的方向。
【学位授予单位】:中国科学院软件研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP391.9;TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 曹启华;邓雪清;;基于金字塔模型的规则格网数据可视化交互编辑[J];测绘科学技术学报;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 胡立堂;地下水三维流多边形有限差分模拟软件开发研究及实例应用[D];中国地质大学;2004年
2 孙红梅;分布式虚拟场景实时绘制技术的研究与实现[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2001年
3 陈鹏;虚拟战场环境中雷达作用范围表现技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 杨勇超;面向实时应用的大区域场景模型的建构与优化技术研究[D];华中师范大学;2011年
2 吴冰冰;基于三角网模型的三维地形的局部贴图技术的研究[D];沈阳工业大学;2006年
3 宋磊;基于视觉感知的模型简化算法研究与实现[D];大连理工大学;2006年
4 张娟娟;大规模复杂地形模型的实时绘制技术研究[D];河海大学;2007年
5 扈园园;基于转K7型转向架的三维交互仿真系统的研究与实现[D];北京交通大学;2009年
6 梁波;基于Creator的三维场景模型优化技术研究[D];华中师范大学;2009年
7 李道远;基于Web的城市三维模型的组织管理及快速浏览技术的方法研究[D];中国测绘科学研究院;2010年
8 谢成芬;基于Virtools的交互式装配仿真系统的研究[D];北京交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 马小虎,潘志庚,石教英;基于三角形移去准则的多面体模型简化方法[J];计算机学报;1998年06期
2 刘新国,鲍虎军,王平安,彭群生;体积保持的多分辨率多边形网格的光顺造型[J];计算机学报;2000年09期
3 刘新国,鲍虎军,彭群生;增量几何压缩[J];软件学报;2000年09期
4 李桂清,卢冰,李现民,李华;子分曲面尖锐特征生成[J];软件学报;2000年09期
5 潘志庚,马小虎,石教英;虚拟环境中多细节层次模型自动生成算法[J];软件学报;1996年09期
6 刘学慧,吴恩华;基于图象空间判据的地表模型加速绘制技术[J];软件学报;1998年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李辉,丁其湄;以网格边界线为连续条件三维人体重构的实现[J];北京服装学院学报;2002年01期
2 成基华,范玉青;基于体积准则的网格模型简化方法[J];北京航空航天大学学报;2000年04期
3 陈斌;陆宇;张爱军;;3DSMAX模型在VRML中的数据简化[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年04期
4 张建武;郝容;;细节层次简化建模在地图可视化中的应用研究[J];测绘与空间地理信息;2009年02期
5 李志锋;吴立新;薄海光;余接情;;基于VisIt的全球科学数据并行可视化——以大气温度场为例[J];地理与地理信息科学;2012年01期
6 冷海龙,卞正富;矿山虚拟现实中多细节层次模型的应用[J];地球信息科学;2004年03期
7 李振涛;许妙忠;;一种地形可视化中LOD模型的误差分析算法[J];地理空间信息;2008年04期
8 申煜湘,邹北骥,孙家广,朱理;一种基于单层包络控制的三角形网格简化算法[J];电子学报;2002年S1期
9 邹北骥,申煜湘,彭群生;局部包络片控制误差简化三角网格模型[J];电子学报;2005年05期
10 陆国栋,许鹏,温星;基于向量夹角的三角网格模型简化算法[J];工程设计学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 张明敏;郑星;潘志庚;;多分辨率模型生成中颜色和纹理属性的处理[A];2001系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2001年
2 纪庆革;李敏君;;三维几何数据压缩与简化综述[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
3 马小虎;潘志庚;石教英;;虚拟现实造型语言VRML及其使用方法[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
4 张景峤;王国瑾;;基于曲线插值的细分曲面尖锐特征的生成[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
5 陈皓;刘晓平;;对基于二次误差的模型简化方法的改进[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
6 刘坚;;三维模型的网格简化算法研究[A];2008年MIS/S&A学术交流会议论文集[C];2008年
7 钟晓霞;王建宇;;一种基于视向的LOD自动生成方法[A];第一届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨超;虚拟战场中电磁环境三维建模与绘制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 李楠;区域矿产资源GIS评价关键算法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
3 刘帅;面向陆地边界场景的三维建模方法研究[D];中南大学;2011年
4 张俊峰;大规模地形实时动态多分辨率显示关键算法研究[D];武汉大学;2011年
5 孙玉文;面向快速原型制造的反求工程关键技术研究[D];大连理工大学;2000年
6 秦绪佳;医学图象三维重建及可视化技术研究[D];大连理工大学;2001年
7 李卫国;逆向工程中的曲面重构技术研究及基于Web的应用系统开发[D];南京航空航天大学;2001年
8 尹勇;分布式航海仿真系统中视景实时生成算法的研究[D];大连海事大学;2001年
9 李立新;散乱点集曲面重建的理论、方法及应用研究[D];浙江大学;2001年
10 淮永建;虚拟场景中实时图形绘制关键技术研究[D];西北工业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊芳;离散曲面高斯曲率估算算法研究[D];湖南工业大学;2010年
2 胡明;基于点云数据的重建算法研究[D];华南理工大学;2010年
3 王媛媛;基于自适应细分方法的医学图像三维重建及可视化技术研究[D];浙江大学;2010年
4 张潇云;基于平面任意闭合图形的雕刻型面建模研究[D];中南林业科技大学;2008年
5 余意;基于RBF的雕刻曲面建模方法研究[D];中南林业科技大学;2009年
6 孔迪飞;面向移动平台的三维模型渐进压缩算法研究与实现[D];浙江工商大学;2011年
7 刘鹏;结构有限元前处理技术研究及摄像机分析应用[D];西安电子科技大学;2011年
8 王丽珠;保留特征的Loop细分曲面建模及其数控加工技术研究[D];广东工业大学;2011年
9 廉世坤;车辆运行环境三维建模技术研究[D];长安大学;2011年
10 梁策;针对具有复杂属性的网格模型简化算法的研究[D];杭州电子科技大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江巨浪;多面体表面局部纹理的映射方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2003年02期
2 龙爱华,徐中民,张志强,王劲峰,苏志勇;基于边际效益的水资源空间动态优化配置研究——以黑河流域张掖地区为例[J];冰川冻土;2002年04期
3 史琼芳;汪繁荣;;结合3DS Max和MultiGen Creator进行三维城市建模的研究[J];北京测绘;2007年02期
4 马照亭,潘懋,胡金星,吴焕萍,王占刚;一种基于数据分块的海量地形快速漫游方法[J];北京大学学报(自然科学版);2004年04期
5 马志刚;张凯;汪国平;董士海;;三维地形场景流式传输[J];北京大学学报(自然科学版);2006年01期
6 张曦;王国权;龚国庆;;基于Multigen Creator场景模型的建立[J];北京机械工业学院学报;2006年02期
7 李公立,黄毓瑜;三维模型的渐进式编码与流传输技术的研究[J];北京航空航天大学学报;2004年04期
8 张坤;邹峥嵘;余加勇;;基于Google Earth的虚拟城市构建方法[J];测绘工程;2007年05期
9 周艳;朱庆;黄铎;;三维城市模型中建筑物LOD模型研究[J];测绘科学;2006年05期
10 张立朝;陈引川;余琳琳;;改进的边折叠三角网简化优化算法研究[J];测绘科学;2006年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张新民;干旱区水资源量与质统一管理研究[D];西安理工大学;2000年
2 杨晓松;三维有限元数据场可视化技术研究与实现[D];大连理工大学;2000年
3 孙文武;三维数据场体绘制中几类问题的研究与实现[D];中国科学院软件研究所;2001年
4 秦绪佳;医学图象三维重建及可视化技术研究[D];大连理工大学;2001年
5 郭洪宇;区域水资源评价模型技术及其应用研究[D];中国农业大学;2001年
6 刘贤喜;机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究[D];中国农业大学;2001年
7 王惠中;浅海与湖泊三维环流及水质数值模拟研究和应用[D];河海大学;2001年
8 胡云进;裂隙非饱和渗流试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析[D];河海大学;2001年
9 申杰;水利土木工程领域中的扩充现实技术[D];四川大学;2001年
10 汪惠芬;协同开发环境中CAD/CAM集成技术研究[D];南京理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱凌峰;大规模虚拟场景实时仿真技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
2 李春光;城市景观三维重建与可视化表达[D];武汉大学;2004年
3 曹智清;基于图像绘制的TIP方法研究[D];浙江大学;2005年
4 翟丽平;基于MultiGen的虚拟现实三维建模技术研究与实现[D];重庆大学;2005年
5 刘艳丽;虚拟城市中三维建筑物模型的简化算法[D];华中科技大学;2005年
6 刘洋;三维引擎技术研究[D];郑州大学;2006年
7 万薇;基于DirectX纹理映射技术的研究[D];华东交通大学;2006年
8 郭震宇;三角网格模型的简化技术及多细节层次模型[D];大连理工大学;2006年
9 孙兆冰;虚拟装配教学系统的开发[D];山东大学;2007年
10 刘立嘉;虚拟地理场景中三维模型的编辑与管理[D];南京师范大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭忠伟;张贺;胡汪洋;郭银忠;;一种战场电磁环境计算方法[J];兵工自动化;2011年06期
2 王仕琴;邵景力;宋献方;张永波;周小元;霍志彬;;地下水模型MODFLOW和GIS在华北平原地下水资源评价中的应用[J];地理研究;2007年05期
3 陈专红;;结合视景仿真的分布式作战训练仿真系统设计[J];电脑开发与应用;2007年12期
4 李界光;唐丽玉;陈崇成;邹杰;林定;;面向景观规划设计的数字地形交互式编辑技术[J];地球信息科学学报;2012年02期
5 郑群英;周晓光;栾柱晓;;影像金字塔增量更新方法[J];地理空间信息;2009年05期
6 胡立堂;高童;陈崇希;;黑河干流中游地区地下水流系统的稳定性刍议[J];工程勘察;2013年08期
7 刘浩;赵文吉;段福洲;曹巍;李家存;;面向地震灾害场景建模的三维地形交互改造技术[J];吉林大学学报(地球科学版);2013年05期
8 张敬卓;袁修久;赵学军;孟慧军;;基于APM的雷达探测范围三维可视化[J];计算机工程;2012年04期
9 张敬卓;袁修久;赵学军;孟慧军;;复杂环境下雷达三维探测范围[J];计算机应用;2011年10期
10 熊磊;朱晓华;;一种五层结构模型的三维远程教育系统研究[J];计算机与数字工程;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 段德丰;钟慧娟;刘肖琳;;分布式计算在可视化仿真中的应用研究[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年
2 董凯;李伟明;姜本清;方伟;;数字化战场中雷达探测区域可视化技术研究[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
3 魏勇;欧阳峰;陈刚;;基于语义的虚拟场景编辑系统设计[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 杨超;虚拟战场中电磁环境三维建模与绘制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 刘扬;分布环境下的海量三维地形可视化关键技术研究[D];北京师范大学;2008年
3 杨本臣;基于对等网络的WebVR系统关键技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
4 代锋刚;陕西省泾惠渠灌区农业节水对地下水空间分布影响及模拟[D];西北农林科技大学;2012年
5 刘浩;多尺度三维灾情场景构建与动态标绘关键技术研究[D];首都师范大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李玉东;三维地形数据流传输技术研究与实现[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 鞠晓明;地下水污染场地水力控制优化方案研究[D];中国地质大学(北京);2011年
3 苏妍晓;基于虚拟现实的道路场景建模与交通仿真应用研究[D];山东师范大学;2011年
4 马文涛;基于力反馈装置的虚拟装配人机交互研究[D];大连海事大学;2011年
5 曾令菊;基于Virtools的三维虚拟实验的研究与实现[D];华中师范大学;2011年
6 项国圣;黑河中游张掖盆地地下水开发风险评价及调控[D];兰州大学;2011年
7 袁新恩;复杂电磁环境仿真中态势可视化技术研究[D];南京理工大学;2011年
8 徐阳;列车视景仿真中三维建模技术的研究[D];中南大学;2011年
9 党舟;大规模三维地形绘制与实时漫游技术研究与实现[D];电子科技大学;2011年
10 马东霞;基于虚拟现实技术的交互式装配培训系统[D];山东大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 潘志庚,马小虎,石教英;虚拟环境中多细节层次模型自动生成算法[J];软件学报;1996年09期
2 刘新国,鲍虎军,彭群生;多边形网格的平滑除噪声算法[J];自然科学进展;2000年08期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李树荣,王维波;基于奇异摄动方法的精馏塔模型简化及其仿真研究[J];计算机仿真;2001年05期
2 胡小英,吴九辅,程环,付启刚;支状管网的数学模型[J];工业仪表与自动化装置;2004年03期
3 沈利斌;纪爱敏;黄全生;;面向CAE分析的CAD模型转换研究[J];机床与液压;2009年11期
4 刘云伍;;基于图像分割的医学图像三维重建算法[J];科技创新与生产力;2011年01期
5 袁曾任,姜莉楠;基于人工神经元网络的控制系统模型简化的专家系统[J];信息与控制;1992年05期
6 钟庆昌;胡伟华;谢剑英;;复杂工业过程的模型简化——多点数字滤波法[J];电气自动化;1999年05期
7 赵瑛峰;何铁宁;;交互式自适应模型简化与转换技术研究[J];机械;2005年12期
8 朱春;曾亮;;一种改进的基于三角形折叠的模型简化算法[J];计算技术与自动化;2006年03期
9 安宁;尹业宏;;三维图形实时显示编程[J];湖北工业大学学报;2007年03期
10 杨丽萍;;文物模型的简化与纹理映射研究[J];液晶与显示;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李宁泉;徐承强;宿春泉;;一种变型剪刀式楼梯的设计[A];山东建筑学会建筑结构专业委员会、山东土木工程学会工程设计及电算专业委员会2006年学术交流会论文集[C];2006年
2 张永;孟秀云;李钟武;;某飞行仿真转台模型分析与简化[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
3 陈皓;刘晓平;;对基于二次误差的模型简化方法的改进[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
4 王子栋;李罗文;郭治;;基于区域极点/协方差等价实现的模型简化方法:离散时间情形[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
5 王子栋;李罗文;郭治;;基于区域极点/协方差等价实现的模型简化方法:连续时间情形[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
6 罗会信;莫燕;;基于顶点法向量的三维模型简化算法[A];2004年中国机械工程学会年会论文集:物流工程与中国现代经济——第七届物流工程学术年会专辑[C];2004年
7 王子栋;孙翔;郭治;;不确定线性系统的协方差上下界研究及在模型简化中的应用[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
8 吴兆春;金森元;徐心和;;热轧层流冷却温度计算模型简化及其修正[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
9 罗会信;莫燕;;基于顶点法向量的三维模型简化算法[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
10 安宁;尹业宏;;三维图形实时显示编程[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集(一)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 ;平台服务化模型简化软件开发[N];网络世界;2008年
2 杨雁;一航强度所完成“新舟”60飞机C状态前机身静力试验[N];中国航空报;2008年
3 计算机世界实验室 吴挺;简单计算时代[N];计算机世界;2008年
4 向良璧;断层图像处理分析技术取得重大成果[N];经济参考报;2003年
5 特约撰稿 高文 计算机世界实验室 周童;拿到金箍棒的感觉[N];计算机世界;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 安玉娥;应用于大规模动力系统中的基于SVD-Krylov的模型简化方法[D];上海大学;2010年
2 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 费广正;三维复杂模型快速简化及交互方法的研究[D];中国科学院软件研究所;2001年
4 贾秋玲;非线性系统的鲁棒控制理论及其应用[D];西北工业大学;2003年
5 刘惠义;水利工程复杂虚拟视景建模及软件加速技术的研究[D];河海大学;2004年
6 唐建国;面向可信分析的CAD模型简化误差评价[D];浙江大学;2012年
7 宋占峰;道路线路实时动态三维可视化设计理论和方法的研究[D];中南大学;2003年
8 陈永康;3DGIS中大数据量场景可视化研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
9 刘晓利;多视场深度像造型中的若干关键技术[D];天津大学;2007年
10 何珍文;地质空间三维动态建模关键技术研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘湘云;基于概率函数的三角网格模型简化算法研究与系统实现[D];湖南大学;2004年
2 曲文元;基于顶点度的二次误差度量的边折叠算法[D];中国海洋大学;2005年
3 曾金发;虚拟现实复杂场景生成、简化和优化技术研究[D];南京理工大学;2004年
4 熊培淞;改进的图形管道与细节层次的实现[D];电子科技大学;2005年
5 张秀芬;基于OpenGL的模型简化平台开发及其算法研究[D];内蒙古工业大学;2005年
6 叶芳芳;虚拟场景构建及若干控制技术的研究[D];南京理工大学;2004年
7 吴磊;科学计算中的几何多态模型初探[D];合肥工业大学;2005年
8 刘立嘉;虚拟地理场景中三维模型的编辑与管理[D];南京师范大学;2007年
9 唐金欢;电子设备电磁兼容仿真模型的简化研究[D];西安电子科技大学;2008年
10 胡永杰;医学图像分割与重建网格模型简化的研究[D];电子科技大学;2008年
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