面向移动终端的三维几何模型流式传输

摘要

随着三维网格模型被广泛应用于3D游戏、虚拟现实、3D地图搜索系统等移动终端应用中，这些三维网格模型应用已成为人们生活中一部分。但这些模型在面向移动终端流式传输过程中遇到瓶颈，首先现在三维模型面片的数量动辄就有几十万、几百万、乃至上亿，同时为了使用户拥有更好的视觉效果，原始三维网格模型不仅仅含有几何、拓扑结构信息，还包含属性信息，即颜色信息、纹理信息、法向量等，导致三维网格模型的数据量很大。其次，网络带宽并没有覆盖每个地方，在某些局部地方，带宽依旧很窄。最后，移动终端处理能力相对有限。在图像处理中，可以依靠流式传输技术达到边下载边浏览图片的效果，但三维网格模型的数据量远远大于图像数据量，仅仅依靠流式传输技术无法保障三维模型在移动终端的实时传输与实时渲染，所以三维网格模型简化技术越来越重要。
　　国内外各个科研机构、学校等先后展开相关的研究工作，三维网格模型简化的目标就是多边形网格模型作为输入，生成一个近似原始模型的低分辨率模型作为输出。通过研究与分析，现有的三维模型简化算法和带属性信息的模型简化算法具有以下几个问题:
　　1)大多数三维模型简化算法仅针对原始模型的几何、拓扑信息进行简化，导致原始模型细节特征丢失严重。
　　2)带属性信息模型简化算法很多只考虑了整体颜色外观，没有考虑边界情况。
　　3)当前学者更多致力于PC端三维模型简化算法，很少研究面向移动终端的三维网格简化算法。
　　针对以上分析，本文研究的主要目的是在流式传输的基础上，结合移动终端平台特性，改进二次误差度量算法，使原始网格模型细节特征得到更好的保留，最后在此基础上，引入边属性特征边以及顶点属性特征度概念，提出带有属性信息的模型简化算法。
　　本文主要工作如下:
　　1)针对二次误差度量算法简化模型过度均匀化问题，将离散曲率引入误差度量中，给出了基于离散曲率的二次误差度量简化算法，在保留原始三维网格模型的几何、拓扑结构同时，较好的保留了原始网格的特征细节。
　　2)提出了颜色属性特征边概念，定义边顶点之间的颜色距离超过阈值则为属性特征边，并将其转化为顶点特征度，提出了支持属性信息的三维网格模型简化算法。
　　3)对上述两个算法分别进行了实验，并与已有的成果进行比较，两算法都显示出具有一定的优势。

目录

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摘要

图目录

表目录

缩略词表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 三维网格模型应用

1．3 相关研究现状

1．4 主要研究内容

1．5 本文结构安排

第二章 网格模型简化相关问题研究

2．1 移动终端设备发展及特点

2．1．1 移动设备CPU

2．1．2 移动设备存储器

2．1．3 移动设备GPU

2．2 网格简化算法

2．2．1 局部简化算法

2．2．2 全局简化算法

2．2．3 其他简化算法

2．3 支持属性信息简化算法

2．3．1 单独考虑属性信息

2．3．2 整体考虑属性信息

2．4 网格模型误差度量方法

2．4．1 基于外观相似性度量方法

2．4．2 基于几何相似性度量方法

2．5 本章小结

第三章 基于离散曲率的二次误差度量算法

3．1 二次误差度量算法

3．1．1 边折叠操作

3．1．2 二次误差度量

3．2 离散曲率

3．3 基于离散曲率的二次误差度量

3．3．1 边折叠代价

3．3．2 算法总结

3．3．3 算法流程图

3．4 实验与结果分析

3．4．1 Bones模型

3．4．2 Cow模型

3．4．3 Person模型

3．5 本章小结

第四章 带属性的三维网格简化算法

4．1 属性信息的相关处理

4．2 带属性三维网格简化算法

4．2．1 基于QME的离散曲率维度扩展

4．2．2 属性特征边

4．2．3 算法总结

4．2．4 算法流程图

4．3 实验结果与分析

4．3．1 Swirl模型

4．3．2 Dragon模型

4．4 本章总结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 未来展望

致谢

参考文献