基于可见性剔除的装配体模型简化算法研究

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随着机械制造、计算机图形学等学科领域的发展,广泛应用于结构设计、装配仿真的机械CAD装配体模型复杂度和文件规模也在不断提高,但硬件渲染能力和网络传输速度限制了模型的进一步应用。模型简化是解决该问题的途径之一,常用的简化方法如边折叠,无法有效保持模型外形特征完整,且装配体往往内部结构复杂,严重降低了其渲染和传输效率。因此本文目标是确保不破坏模型外形的情况下,最大限度的减少模型内部的三角面片数量。本文的主要研究内容如下:(1)研究装配体模型在零件层级上的简化方法。由于复杂装配体内部含有大量的不可见零件,剔除这些零件能够有效简化模型,且对装配体外形没有影响,本文提出基于遮挡查询的零件剔除简化算法。首先根据模型包围盒选取可见性分析的视角方向,然后对每个视角进行Z-Buffer算法判断,最后基于遮挡查询原理对模型内部的不可见零件进行剔除。(2)研究装配体模型三角面片层级上的简化方法。由于某些被判断为可见的零件有不可见面片,剔除这些面片能进一步减少模型复杂度,同时针对面片剔除可能会造成模型外表面破损的问题,本文提出基于多视角的三角面片剔除简化算法,首先研究Z-Buffer算法在像素空间大小选择上的优化,目的是保证算法准确性同时降低计算量,其次在易遗漏可见面片的区域合理地增加视角进行局部可见性分析,目的是保证装配体模型外形的完整度。(3)根据本文的研究和提出的算法,利用InteVue软件平台开发三维CAD装配体模型的可见性分析和简化模块,研究模型简化的系统组成架构,并以机械产品中常见的装配体模型实例来验证本文算法的有效性。
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