一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法技术

技术编号:19966428 阅读:143 留言:0更新日期:2019-01-03 13:58
本发明专利技术属于大数据三维显示技术领域,具体涉及一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,该方法首先对彩色模型进行白模简化,然后进行三角网格聚类并分Patch,给每个Patch重映射上比原模型更低分辨率的纹理,最后合并每个Patch纹理形成一个层级的简化的带纹理的模型,并通过此方法获得多层次的简化彩色模型,最终由获得的多层次的简化彩色模型生成彩色LOD模型。该方法解决了彩色模型因无有效的简化方法,从而限制了大数据彩色模型的实时浏览应用的技术问题,使彩色LOD模型生成技术效率高、效果好、依赖少,只需要输入原始的彩色模型,就可以生成多层次的LOD,实现模型显示效果和计算机资源消耗的综合最优。

A Block Decomposition Based Method for Automatic Generation of Color LOD Model

【技术实现步骤摘要】
一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法
本专利技术属于大数据三维显示
,具体涉及一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法。
技术介绍
LOD技术根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度,决定物体渲染的资源分配,降低非重要物体的面数和细节度,从而获得高效率的渲染运算,是大数据三维显示必不可少的技术。当模型很大时,计算机资源受限,无法实时进行数据绘制。为了解决以上问题,通常对模型实现如下的显示策略:1.根据观察者与模型距离的变化显示不同复杂度的模型,当模型远离观察者时,调用低精细度的模型,当模型靠近观察者,调用高精细度的模型。2.系统仅仅加载模型在视窗范围内可见的那部分。为了实现策略1,需要对彩色模型进行不同层次的简化,生成不同层次简化的彩色模型。为了实现策略2,需要我们对各个层次的模型进行分割并通过树状结构进行层级组织,以视域分析方法,实现模型的部分加载与显示,LOD层级关系如图1所示。图1中LOD的第一层级是一个根节点A,它的几何和纹理细节最粗糙,向下拥有一个子节点B,子节点B的几何和纹理比父节点A复杂一些。子节点B向下拥有两个子节点C和D,分别是模型的一半,但几何纹理比其父节点B更精细。同时C、D两个子节点分别二分后,各自又拥有两个子节点,第四层级是四个几何纹理最精细的叶子节点E、F、G、H。模型离屏幕越近,模型在屏幕上的投影也就越大。因此可以计算模型的包围球,然后把它投影到屏幕上形成一个直径为d的圆(视距),d的大小也代表了模型到屏幕的远近。图1中,每个节点附带了一个最大视距参数,在模型移动过程中,到屏幕的投影直径一旦超过了这个值,模型就不再显示。在任何时候,从根节点到叶节点的路径上,只有一个节点被显示,每个节点根据它本身到屏幕的距离决定是否被显示。当模型离屏幕很远时,节点A被显示;当模型离屏幕近一些时,节点B代替节点A,A节点被隐藏;当模型更近一些时,节点C和节点D代替节点B;当我们模型继续靠近屏幕,节点E和节点F代替节点C,而节点D可能仍然没有改变,也可能被节点H和节点G代替;当我们单独放大C节点时,根据策略II,D节点以及其子节点H和G都将被隐藏。然而,目前针对彩色模型却无有效的简化方法,从而限制了大数据彩色模型的实时浏览应用。因此,开发出一种新的彩色LOD模型自动生成方法具有极大的意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题,本专利技术的目的在于提供一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,该方法LOD生成技术效率高、效果好、依赖少,只需要输入原始的彩色模型,就可以生成多层次的LOD,实现模型显示效果和计算机资源消耗的综合最优。为实现上述目的,本专利技术提供了一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,包括如下步骤:步骤一:输入彩色模型,分层简化带纹理的模型并获得多层次的简化彩色模型;步骤二:利用步骤一获得的多层次的简化彩色模型生成彩色LOD模型。进一步地,所述步骤一的具体操作包括:1)输入彩色模型并将其简化成不带纹理的白模;2)简化后的白模进行三角网格聚类并分Patch;3)给每个Patch贴纹理;4)合并带纹理的Patch,形成一个层级的简化的带纹理的模型;5)重复上述1)、2)、3)、4)直到产生多层次的简化彩色模型。更进一步地,所述步骤1)中采用基于QEM的半边折叠算法实现简化不带纹理的白模,以顶点到其所在周围拟合平面的距离平方作为误差测度,统计所有顶点的误差测度并排序,优先折叠误差小的顶点到它的邻近顶点,完成半边的折叠和简化三角网。更进一步地,所述基于QEM的半边折叠算法简化的白模保留原彩色模型的边界轮廓。更进一步地,所述步骤2)中采用区域增长算法进行网格模型分割,首先根据每个三角面与其邻接三角面法相之间的差异来确定种子点,优先使用差异较小的平坦区域的三角面作为种子点,遍历搜索种子点的邻接三角面,若邻接三角面与种子点法相一致,则将其加入到当前正在进行生长的网格块中;若邻接三角面与种子点法相不一致,则访问下一个邻接三角面,直至当前网格块不能添加新的三角面为止,则当前网格块的区域生长过程完成;然后选取另一个未访问过的种子点生长下一个网格块,当所有的网格三角面都访问完毕,则完成三角网格模型的分割。更进一步地,所述步骤3)Patch贴纹理的方法为:首先依据Patch的顶点获取Patch在原模型中对应的区域,然后将三维的Patch二维参数化,获得Patch未填充颜色的纹理和Patch上每三维顶点对应的二维纹理像素坐标;最后将Patch纹理块中的像素进行颜色信息填充。更进一步地,所述步骤4)合并带纹理的Patch的方法为:首先标记所有纹理块影像有效像素范围边界,并按照纹理块影像总像素的数量由大到小排序;然后统计当前未被摆放的所有纹理块影像的总像素数N,计算新纹理影像的边长l,若l大于预先设定的最大单张纹理影像的大小,新建大小为l*l的纹理影像模板I;最后按照纹理块影像总像素的数量排序往影像模板I中逐个摆放纹理块影像Ii,直到所有的纹理块全部摆放完毕为止;根据每个纹理块在纹理影像中的摆放位置,更新所对应的Patch顶点的UV值。进一步地,所述步骤二的具体操作包括:1)确定分层策略,构建LOD分割树;2)构建数据LOD树,输出osgb数据文件。更进一步地,所述步骤1)中分层策略为Adaptive树的分割方式,原始的带纹理模型往下分裂的过程中,根据当前待分割节点模型的几何特点,动态地选择二叉树、四叉树、八叉树之一的分割方式,由输入数据信息从根节点开始进行向下分裂,直至节点不满足再分条件为止。更进一步地,所述再分条件为当前节点的三角形个数,若该节点的三角形数目少于阈值就不再进行分割。与现有技术相比,本专利技术的有益效果在于:(1)本专利技术提供的一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法使彩色LOD模型生成技术效率高、效果好、依赖少,只需要输入原始的彩色模型,就可以生成多层次的LOD,实现模型显示效果和计算机资源消耗的综合最优。(2)本专利技术的方法使用半边折叠算法来简化不带纹理的白模,该算法在保持模型视觉效果的基础上,既能较好地实现网格模型的简化,也可实现LOD多分辨率模型的建库。(3)本专利技术的方法使用区域增长算法实现网格分割,该算法方法简单,容易理解和实现,没有费时的迭代过程,算法效率高。(4)本专利技术的方法在构建LOD分割树时采用Adaptive树的分割方式,它在模型往下分裂的过程中,根据目前待分割节点模型的几何特点,动态地选择二叉树、四叉树、八叉树之一的分割方式,使同一层级每个节点的数据量接近一致,资源消耗上达到最优化配置。附图说明图1为现有技术中LOD层级关系示意图;图2为半边折叠算法折叠过程示意图;图3为三角网格分割展开成一系列平坦的块Patch的方法示意图;图4为搜寻Patch在原模型的对应区域的示意图;图5为Patch纹理填充颜色示意图;图6为Adaptive分割树示意图;图7为LOD数据树结构示意图。具体实施方式展示一下实例来具体说明本专利技术的某些实施例,且不应解释为限制本专利技术的范围。对本专利技术公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进,所有这些改进,均应落入本专利技术的的精神和范围之内。实施例1.分层简化带纹理的模型生成LOD需要建立一个如图1所示的层级模型,所以第一步本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:输入彩色模型,分层简化带纹理的模型并获得多层次的简化彩色模型;步骤二:利用步骤一获得的多层次的简化彩色模型生成彩色LOD模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:输入彩色模型,分层简化带纹理的模型并获得多层次的简化彩色模型;步骤二:利用步骤一获得的多层次的简化彩色模型生成彩色LOD模型。2.根据权利要求1所述的一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,其特征在于,所述步骤一的具体操作包括:1)输入彩色模型并将其简化成不带纹理的白模;2)简化后的白模进行三角网格聚类并分Patch;3)给每个Patch贴纹理;4)合并带纹理的Patch,形成一个层级的简化的带纹理的模型;5)重复上述1)、2)、3)、4)直到产生多层次的简化彩色模型。3.根据权利要求2所述的一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,其特征在于,所述步骤1)中采用基于QEM的半边折叠算法实现简化不带纹理的白模,以顶点到其所在周围拟合平面的距离平方作为误差测度,统计所有顶点的误差测度并排序,优先折叠误差小的顶点到它的邻近顶点,完成半边的折叠和简化三角网。4.根据权利要求3所述的一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,其特征在于,所述基于QEM的半边折叠算法简化的白模保留原彩色模型的边界轮廓。5.根据权利要求2所述的一种基于块分解的彩色LOD模型自动生成方法,其特征在于,所述步骤2)中采用区域增长算法进行网格模型分割,首先根据每个三角面与其邻接三角面法相之间的差异来确定种子点,优先使用差异较小的平坦区域的三角面作为种子点,遍历搜索种子点的邻接三角面,若邻接三角面与种子点法相一致,则将其加入到当前正在进行生长的网格块中;若邻接三角面与种子点法相不一致,则访问下一个邻接三角面,直至当前网格块不能添加新的三角面为止,则当前网格块的区域生长过程完成;然后选取另一个未访问过的种子点生长下一个网格块,当所有的网格三角面都访问完毕,则完成三角网格模型...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄先锋张帆高云龙
申请(专利权)人:武汉大势智慧科技有限公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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