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随着计算机浮点运算能力和图形加速能力的飞速提升,应用实践对三维模型的真实感和细腻度的要求越来越高,导致了三维几何模型的拓扑信息和几何信息急剧增长,从而为模型数据的传输和存储带来了严峻的考验。本文所研究的几何模型压缩和渐进传输算法,有利于减少几何模型数据信息的冗余,提高模型的传输速度,加速模型的显示。因此,本课题对于三维技术的推广和应用具有十分重要的现实意义。
本文以四边形面片为基本研究对象,根据几何模型拓扑信息和几何信息的不同特点,分别研究拓扑信息的简化和几何信息的数据压缩两个方面内容,并结合这两方面的研究建立一个完整的四边形面片压缩和渐进传输算法框架。在拓扑信息的简化上,本文主要研究基于细分小波的面片简化。文章运用提升算法和Kobbelt提出的细分模型建立四边形插值细分小波,再利用该细分小波对面片进行简化,达到拓扑信息简化的目的。在面片简化的同时,部分几何信息会转化为小波系数,方便了后续几何信息的压缩。在几何信息的压缩上,本文主要研究小波系数的量化和零树构建两方面内容。文章首先根据各简化层次面、边的对应关系,提出小波系数的组织方式,构建出基于浮点数域的四叉树。接着,本文参照EZW算法提出浮点形式的逐次逼近量化,给出量化阈值的计算公式,从而结合熵编码技术对四叉树进行量化编码,实现几何信息的数据压缩。最后,本文综合上述几何压缩、数据压缩的研究内容,结合面片重构、熵编码等算法,给出一个面向四边形面片的压缩和渐进传输算法框架,并对框架的部分算法实现进行阐述。通过对实际模型的试验,该算法有较高的压缩比,同时支持渐进传输和显示,达到了预期的目的。随着三维图形显示的推广,本文的成果将会有较好的应用前景。