基于逆插值Loop细分的网格简化与重建

摘要

随着虚拟现实(Virtual Reality,简写VR)产业的快速发展，三维几何这一新型多媒体数据在很多前沿领域都应用广泛，如虚拟试衣中人体及服装的三维数据，遥感图像中的三维地形数据，以及三维扫描、三维照相获取的各种类型三维点云等等。他们都是具有复杂拓扑结构的网格或可简化为网格的模型（三维点云），并且模型越精细逼真，数据信息量越庞大。与此同时，在各种移动设备或VR设备上，受限于待机和续航能力要求，无论是硬件性能还是数据传输能力都必须严格限制。 针对这一问题，本文研究国内外的成果，结合VR产业实际的发展状况，论述了三维渐进网格简化与重建在这一新型领域内的意义。经过大量研究相关文献和算法，结合实际实验环境，分析得到相应的实验结果，验证本文算法的可行性和实用性。 本文的主要研究内容和贡献主要体现在一下几方面： （1）融合逆Loop和逆蝶形细分特点，提出并实现了基于逆插值Loop的渐进网格生成算法。该方法实现简单，在保持网格特征的同时，能快速对网格进行简化，最终生成由一个粗网格和一系列偏移量组成的数据文件，大大降低了在网络条件不佳的情况下所需要传输的三维数据量。 （2）实现了基于插值Loop的渐进网格的无损重建。针对由逆插值Loop生成的渐进网格，采用插值Loop细分方法，可以实现精网格的无损还原。 （3）应用前述成果，针对现有的验证码领域，结合新型的体感设备，提出一种三维手势验证方法与系统。该算法在此验证系统中能简化需要传输的三维手势验证码，降低传输数据量，并能在终端进行无损还原。 通过和基于其他逆细分方法的渐进网格作实验对比，由本文提出的基于逆插值Loop对网格简化能生成数据量更小的渐进网格，有效减少所需传输的网格模型数据，并且在网格重建后可以无损还原，可以验证网格简化是完全可逆的过程。由此可见，本文针对三角网格的简化和重建也提出了新的逆细分方法，即基于逆插值Loop网格的渐进网格方法能有效降低传统三维数据传输，特别是对VR这种需要大量传输三维数据类型的应用领域具有良好的优化性能的作用。

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第一章 前言

§1.1研究背景与意义

§1.2网格简化目前的发展及现状

§1.3本文研究内容及贡献

§1.4本文组织结构

第二章 相关技术与理论

§2.1基本概念

§2.2细分曲面技术分类

§2.3基于逆细分的网格简化方法

§2.4本章小结

第三章 基于逆插值Loop的渐进网格生成与重建

§3.1引言

§3.2插值Loop细分方法

§3.3渐进网格生成方法

§3.4渐进网格的重建方法

§3.5实验结果与分析

§3.6．本章小结

第四章 三维手势验证码的验证方法

§4.1引言

§4.2 体感控制器

§4.3 三维手势验证码

§4.4三维手势验证

§4.5 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1总结

§5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间相关科研情况