一种高质量的实时等值面网络生成方法技术

本发明专利技术公开了一种高质量的实时等值面网络生成方法，该方法以Marching Cubes算法为蓝本进行改进来高效生成三维模型的高质量网格，重新审视MC算法中的判例表，提出了等价边缘的概念；结合网格重分技术从三方面优化了MC算法：利用连接性修改和顶点插入技术从判例表中删除表现最差的等价边缘；通过改变活动边的几何形状促使其与等值面更加垂直；以及移动立方体单元格的共享割点。本发明专利技术以接近标准MC算法的运行速度生成较高质量的网格，网格质量接近耗时极高的后处理网格重分算法；可以集成到常用的实时三维重建算法中，大大提高重建质量，应用空间巨大，算法具有良好的网格保真性与鲁棒性，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种高质量的实时等值面网络生成方法
本专利技术属于计算机图形学领域，尤其涉及一种高质量的实时等值面网络生成方法。
技术介绍
等值面提取算法是众多算法与应用的处理流水线中的主要计算组件之一，尤其是在三维场景的实时重建中。以增强现实技术为基础的科学可视化应用几乎都需要实时渲染等值面的能力，这往往是通过首先将一个隐式曲面转换为三角形网格，然后再对其进行渲染来实现。当然，更多的应用还需要在生成的网格上进行后续操作与处理，例如碰撞与形变的模拟、虚拟场景与现实场景的交互等。这些应用要求不仅输入的网格质量要较好，而且还需要保证网格生成算法的高度实时性。计算等值面的方法中最为经典和广泛应用的是MarchingCubes算法(后文简称MC算法)。MC算法之所以能够成为最为流行的等值面提取算法，主要依赖于其综合了简单性、高效性以及鲁棒性等重要的算法特点。然而，MC算法会产生大量低质量的三角形。因此，MC算法及其变体生成的网格仍然需要额外的后处理步骤来提升三角形网格的质量。随着计算能力的不断提高，现在的实时应用程序中的仿真过程已经十分复杂，标准MC算法生成的低质量网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高质量的实时等值面网络生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)构建MC算法判例中各三角形的等价边缘。/n(2)输入某个三维模型的体素数据，并可以给定一个等值面值。/n(3)将体素数据均匀划分为单个的立方体单元格，根据单元格顶点处的值与等值面值之间的大小关系可以为每个单元格顶点标记正负号。/n(4)根据步骤(3)标记的正负单元格顶点，可以通过与MC算法中的判例进行对比确定当前单元格所属的判例。/n(5)确定判例后，按照MC算法的顶点索引规则生成索引，通过索引查询MC算法中的活动边表，获得等值面与当前立方体单元格相交的边的集合，根据步骤(1)得到当前单元格中各三角形的等价边缘；/n(...

【技术特征摘要】
1.一种高质量的实时等值面网络生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)构建MC算法判例中各三角形的等价边缘。
(2)输入某个三维模型的体素数据，并可以给定一个等值面值。
(3)将体素数据均匀划分为单个的立方体单元格，根据单元格顶点处的值与等值面值之间的大小关系可以为每个单元格顶点标记正负号。
(4)根据步骤(3)标记的正负单元格顶点，可以通过与MC算法中的判例进行对比确定当前单元格所属的判例。
(5)确定判例后，按照MC算法的顶点索引规则生成索引，通过索引查询MC算法中的活动边表，获得等值面与当前立方体单元格相交的边的集合，根据步骤(1)得到当前单元格中各三角形的等价边缘；
(6)评价三角形对应的等价边缘的质量表现；
(7)利用网格重分技术中的连接性修改方法，消除质量表现最差的等价边缘；
(8)针对步骤(7)无法消除的最差等价边缘，通过增加三角形顶点提高三角形等价边缘质量；
(9)移动活动边使其更加垂直于等值面以提高三角形等价边缘质量；
(10)选取下一个立方体单元格重复步骤(4)～(10)，直至步骤(3)划分的全部立方体单元格遍历完成；
(11)将所有立方体单元格拼接起来，且各个相邻立方体单元格边上的三角形顶点重合；
(12)将立方体单元格边上的不少于6个三角形共享的三角形顶点向该边的中点移动，得到最终的网格输出。


2.如权利要求1所述高质量的实时等值面网络生成方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下子步骤：
(1.1)将MC算法单个判例中的三角剖分组合拆分为单个三角形；
(1.2)三角形顶点...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝家辉，任重，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33