三角网格模型的优化与变形工具箱设计

摘要

曲面编辑在计算机动画、游戏、工业制造等领域中得到了广泛的应用，而曲面的优化与变形是曲面编辑里经常用到的两个工具。本文主要研究了基于一种显式曲面——三角网格模型的优化和变形算法。其中网格优化在提高网格质量以及处理和传输速度等方面有重要的作用。本文总结了常用的优化方法，创新地实现了网格简化、细分，以及光滑算法。新方法具有快速响应性，对网格质量提高也有很好的效果。
　　在取得较好质量的网格模型后，本文简要回顾了常见的网格变形技术，如自由变形，多分辨率，骨架变形以及梯度域变形方法。纵观这些方法，如何快速地使曲面在用户的交互操作下产生变形，同时又保持模型的几何细节成为衡量一个变形方法好坏的标准。本文主要关注了近年里较为流行的基于差分坐标的变形方法。这种方法以差分坐标来存储曲面细节，在变形的过程中，保持该坐标意味着保存了曲面的细节。
　　最后在 MFC平台上，搭建了三维网格模型优化与变形的工具箱，其中使用了 OpenGL来显示模型。该工具箱具有良好的交互性能，可以编辑三维网格模型，同时工具箱里的网格优化工具也在视觉组其他项目中得到大量的应用。

目录

三角网格模型的优化与变形工具箱设计

DESIGN OF OPTIMIZATION ANDDEFORMATION TOOLBOX FORTRIANGLE MESHES

摘 要

ABSTRACT

ACKNOWLEDGEMENTS

CONTENTS

NOMENCLATURE

LIST OF TABLES

LIST OF FIGURES

CHAPTER 1 INTRODUCTION

1.1 Surface Representation

1.2 Triangle Meshes

1.3 Background

1.4 Goals and Objectives

1. 4. 1 Goals

1. 4. 2 Objectives

1.5 Thesis Overview

CHAPTER 2 MESH OPTIMIZATION

2.1 Definitions

2.2 Introduction to Mesh Simplification

2.3 Overview of Mesh Simplification Algorithm

2. 3. 1 Local Simplification Algorithms

2. 3. 2 Global Simplification Algorithms

2.4 Edge Collapse Algorithm and Implementation

2.5 Surface Subdivision

2.6 Mesh Smooth

2.7 Experiment Result

2.8 Summary

CHAPTER 3 MESH DEFORMATION

3.1 Mesh Deformation Survey

3. 1. 1 Free Form Deformation (FFD)

3. 1. 2 Multiresolution Deformations

3. 1. 3 Gradient Domain Mesh Deformations

3.2 Mesh Deformation Based on Laplacian Coordinate

3.3 Process of Laplacian Method

3.4 Dealing with the Rotation

3. 4. 1 Explicit Derivation of Ti

3. 4. 2 Implicit Derivation of Ti

3.5 Calculating Weight for Stationary Anchor

3.6 Solving Linear Equation with Taucs

3.7 Experiment Result

3.8 Summary

CHAPTER 4 USER INTERFACE DESIGNINGWe

4.1 Building User Interface by MFC

4.2 Introduction to OpenGL

4.3 Picking Faces with OpenGL

4. 3. 1 Selecting a Single Face

4. 3. 2 Selecting Multiple Faces

4.4 Define the Handle

4.5 Summary

CHAPTER 5 CONCLUSION AND FUTURE WORK

5.1 Conclusion

5.2 Future Work

REFERENCES

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书