基于OpenGL的三维虚拟展示简化方法的研究与实现

摘要

随着计算机图形学、虚拟现实(Virtual Reality)技术的不断发展，三维实体虚拟显示研究领域构造和处理的三维模型的复杂度越来越大，对计算速度、传输速率和实时三维显示提出了更高要求。因此，三维实体虚拟显示模型的简化方法已成为新的研究方向。顶点删除法是一种简单、有效的几何元素删除类简化方法，但是该方法只注重几何的均匀而忽视法向量的变化对视觉产生的影响，而且在重构三角面时效率不高。
　　论文对模型简化方法进行了有意义的探索，并研究了三维图形库OpenGL(Open Graphics Library)，结合OpenGL和三维渲染工具软件Maya的优点，提出了一种在基于OpenGL开发的软件中导入描述三维网格模型的OBJ文件的新方法。在此基础上，对顶点删除算法进行了重点研究。指出了该算法简化过程中，三角化空洞速度较慢的不足，并分析其原因，进而在改进该算法的基础上提出了带法向量的顶点删除模型简化算法，将顶点的法向量信息一并保存到顶点数据中，并根据顶点法向量直接重构三角面。同时，本论文在Visual Studio2010平台上，结合优秀的三维图形库OpenGL开发了一个模型简化软件，并把顶点删除算法和带法向量的顶点删除算法集成到了该软件当中。该软件可以处理OBJ格式的模型文件，并具有简单的人机交互和渲染等功能。
　　实验结果表明，开发的基于OpenGL的模型简化软件能够成功导入OBJ三维模型文件，相比于原有的顶点删除算法，改进的带法向量的顶点删除算法简化速度更快，且不会对显示效果造成显著影响。该模型简化软件达到预期研究目的，且运行良好。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 本文的组织结构

第2章 OpenGL技术

2．1 OpenGL简介

2．1．1 OpenGL工作流程

2．1．2 OpenGL的库函数

2．2 OpenGL中图形的输出

2．3 OpenGL中的矩阵操作

2．4 OpenGL中的光照模型

2．4．1 环境光及两种反射

2．4．2 OpenGL的光照函数

2．5 本章小结

第3章 三维模型的导入及简化算法研究

3．1 三维模型的导入

3．1．1 OBJ文件简介

3．1．2 OBJ文件实例

3．1．3 文件导入

3．2 简化算法研究

3．2．1 模型简化算法概述

3．2．2 带法向量的顶点删除法

3．2．3 算法步骤

3．3 实验结果

3．4 本章小结

第4章 三维模型简化软件的设计及测试

4．1 软件的简介

4．1．1 功能说明

4．1．2 软件特点

4．1．3 运行环境

4．2 软件设计及实现

4．2．1 模型的数据结构

4．2．2 模型导入的实现

4．2．3 模型显示的实现

4．2．4 简化方法的实现

4．2．5 交互操作的实现

4．3 软件的功能测试

4．3．1 模型的导入

4．3．2 显示效果的设置

4．3．3 简化方法的设置

4．3．4 模型的交互

4．4 本章小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间登记的软件著作权

致谢