高质量保形三角网格简化算法优化研究

"一种高质量保形三角网格简化算法" 在计算机图形学领域，网格简化是一种重要的技术，常用于多分辨率模型显示、网络传输以及三维模型的存储和重建。本文主要讨论了一种能够生成高质量、保持形状特征的三角网格简化算法。作者袁天然、戴宁、程筱胜和廖文和来自南京航空航天大学机电学院，他们在2006年的《系统仿真学报》上发表的这篇论文中，对现有的网格简化算法进行了改进。 传统的网格简化算法，如基于Quadric Error Metric (QEM)的方法，虽然能够减少模型的几何复杂性，但在简化过程中往往会导致生成的三角片具有极小、极大或狭长的形状，从而降低了网格的质量。这些异常的三角片不仅影响模型的视觉效果，还可能对后续的计算和渲染性能造成不利影响。 为了改善这一问题，作者们提出在QEM简化算法的基础上引入三种优化因子： 1. 折叠点对关联形状因子：考虑了折叠操作后相邻三角片的形状匹配程度，以保持网格的整体形状一致性。 2. 法向量的夹角因子：通过分析折叠前后法向量之间的角度变化，确保简化过程中的表面平滑度，避免出现突兀的几何特征。 3. 边长的非线性加权因子：根据边长动态调整权重，防止短边被过度简化，同时允许长边适当收缩，保持几何特征的比例。 此外，他们还引入了“虚折叠回退操作”，这是一种错误恢复机制，当折叠操作导致质量下降时，可以撤销该操作并尝试其他方案，确保简化过程中的网格质量始终保持在较高水平。 通过这一体系的优化，该算法能够在降低模型复杂性的同时，有效保留原始网格的关键形状特征，提高简化后的网格质量。这对于需要高效处理和传输大型三维模型的应用场景，如游戏开发、虚拟现实和网络流媒体等，具有显著的实用价值。 关键词：三角网格简化、优化因子、回退操作 中图分类号：TP391．9 文献标识码：A 文章编号：1004—731X(2006)S1—0026—04 总结来说，这种高质量保形三角网格简化算法通过创新的优化因子和回退策略，为网格简化提供了一种更为智能和高效的方法，有助于在保持模型视觉质量和几何精度的同时，降低模型的计算需求。