空间四边形网格简化及优化算法的设计与实现

摘要

在科学技术不断发展的过程中，网格优化技术已成为虚拟现实、计算机图形学、医学图像处理等领域中的重要技术。随着检测技术的快速发展，从物体表面上获取高精度数据点的能力不断提高。在三维空间中，依据物体表面获取的数据点，重新恢复原来的曲面，并保持正确的拓扑关系和尽可能高的拟合精度，从而实现物体的逆向重构过程。为了实现高精度曲面重构，需要将获得的曲面数据点集，划分成四边形网格，为了提高网格的生成质量，需要在网格的生成过程中和网格生成后对网格进行优化处理。
　　 本文首先分析研究了基于海量空间数据点四边形网格划分、优化和拟合的发展现状及其应用，在此基础上，对空间四边形网格的划分过程中网格优化算法进行了改进；
　　 其次，基于四边形网格生成特点，设计了空间曲面四边形网格的综合优化算法，在四边形网格综合优化算法的设计过程中，除了考虑网格的拓扑结构和几何形状，还融入了网格曲面间光滑连接、与原模型拟合精度参量，使优化算法更健壮。
　　 然后，基于彩陶壶数据点模型，对基于视点的综合算法进行了编程调试。在VC++6.0编程环境下，基于MFC编程实现了视点坐标的转化，优化区域的确定、基于视点的简单优化算法的改进和5/3拓扑结构的网格复杂优化，最大限度的满足网格节点的度为4，进而改善网格质量，使网格更均匀，提高曲面的拟合精度。
　　 最后，介绍了纹理映射技术的基本概念和分类方法，深入探讨了二维纹理映射技术的原理，并应用OpenGL技术实现三维纹理图形的贴图效果。纹理映射技术，逼真地再现了三维场景中物体的真实感，得了较好的渲染效果。
　　 本文设计的空间四边形网格综合优化算法，不仅提高了生成网格单元的质量，也使四边形生成算法更加稳定可靠，为曲面拟合和纹理映射奠定了基础，为逆向工程的研究提供了新的技术方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章 概论

一、引言

二、空间四边形网格的发展现状

(一)空间四边形网格划分

(二)空间四边形网格简化

(三)空间四边形网格优化

三、本论文研究的主要内容

四、本章小结

第二章 四边形网格简化

一、网格简化的定义

二、网格简化的分类

(一)静态简化方法

(二)动态简化方法

(三)基于视点的简化方法

三、网格简化的应用与展望

四、本章小结

第三章 四边形网格优化算法的设计

一、数据结构设讹

(一)算法的结构图

(二)多层次数据结构设计

(三)网格划分算法的实现步骤

(四)算法的运行结果

二、四边形网格优化算法设计

(一)四边形网格的优化预处理

(二)四边形网格优化算法的设计

三、本章小结

第四章 基于视点的四边形网格优化算法的实现

一、空间四边形网格优化区域确定

(一)确定优化区域

(二)基于视点的网格优化算法的设计

(三)基于MFC的优化区域确定算法的实现

二、四边形网格划分优化处理算法的改进

三、生成网格的再优化

第五章 曲面纹理映射算法的研究

结论

参考文献

个人简历及攻读硕士学位期间已发表的论文

致谢