【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三维网格模型简化方法，具体涉及一种用于中国空间站的三维网格模型简化方法。
技术介绍
1、计算机三维网格模型简化技术是计算机图形学领域中的模型简化技术。计算机图形学是研究如何使用计算机生成、处理和显示图像的学科。在计算机图形学中，三维网格模型简化技术是一种重要的技术，用于减少复杂三维模型的数据量和复杂度，以便在计算和可视化方面提高效率。
2、三维网格模型简化技术的目标是在保持模型形状和外观的基本特征的同时，减少模型中的顶点、面片或体素数量。通过减少模型的细节和复杂度，可以提高计算机处理速度、图形渲染速度和网络传输效率。
3、该技术在许多领域中都有应用，包括计算机动画、虚拟现实、游戏开发、建筑设计、工程仿真等。通过简化三维网格模型，可以节省存储空间、加快模型加载和渲染速度，并提高交互性和用户体验。
4、随着三维获取技术的不断成熟和三维测量仪器的日益精密，采集的三维模型数据量呈现快速增长的趋势。这对计算机存储、图形系统的绘制速度、处理速度以及网络传输效率提出了高要求。然而，并非所有日常应用都需要如此高分辨率的精细模型。
5、为了在大数据量的三维模型和计算机处理能力之间取得平衡，并满足不同应用场景对细节层次模型的需求，简化大数据量和复杂度的三维模型变得十分重要。这种简化能够生成相对简单的近似模型，以满足计算机处理速度、显示分析和网络传输的要求。简化大数据量、复杂的三维模型具有重要意义，既能满足计算机的处理能力，又能提供适合各种应用场景的不同细节层次的模型。
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7、为了解决简化算法中出现的形状变形和细节丢失问题，研究人员提出了一些网格优化技术。这些技术包括曲面平滑、法线调整、边折叠等方法，旨在简化过程中保持模型的平滑性、形状特征和细节。然而，这些技术在处理高分辨率模型时可能会导致计算复杂度和内存消耗增加的问题。
8、层次细节模型技术是一种用于管理不同细节层次的三维模型的方法。它通过在模型中保存多个不同分辨率的表示，从粗糙到细致，以实现快速显示和渲染。lod技术可以与网格简化技术结合使用，以在不同应用场景下根据需要动态选择合适的细节层次。然而，lod技术在模型切换和平滑过渡方面可能存在一些挑战，导致视觉上的不连续性或过渡效果不理想。
9、在许多领域，例如计算机图形学、计算机辅助设计等，经常需要对复杂的模型或图像进行简化以提高计算效率或减少数据存储需求。然而，在进行大规模简化时，常常会导致丢失一些重要的细节特征，从而影响到后续的分析、渲染或可视化过程。因此，需要解决如何在大规模简化的同时保持重要的细节特征的问题。具体涉及到如何在进行模型或图像简化时，能够有效地保留那些对于整体结构、形状或外观至关重要的细节特征。这些细节特征可能包括尖锐的边缘、复杂的纹理、细微的几何细节等。传统的简化方法通常只关注整体的形状或曲面拓扑结构，而忽视了这些细节特征的重要性。
10、中国空间站的三维模型用于舱外设备布置规划、舱外机械臂运动仿真、空间站维修保养等一系列任务。空间站是一个复杂的系统，其模型也是一个庞大复杂的模型，随着中国空间站舱外设备的不断增加，用于三维仿真规划的空间站三维模型也在不断变复杂，对其进行模型简化有如下意义：
11、1、提高计算效率：空间站是复杂的系统，其三维模型可能包含大量的细节和复杂的结构。为了提高计算效率，可以对模型进行简化，去除一些不必要的细节和复杂性，以减少计算资源的消耗。
12、2、简化可视化和交互：过于复杂的三维模型可能会导致视觉上的混乱和交互上的困难。通过简化模型，使其更清晰和易于理解，可以提高用户对模型的可视化和交互体验。
13、3、优化数据处理：在某些情况下，空间站的原始数据可能非常庞大，处理起来可能非常困难。通过对模型进行简化，可以减少数据量，从而简化数据处理的过程。
技术实现思路
1、解决传统三维网格模型在中国空间站建设中存在的复杂性和计算资源消耗过高的问题，本专利技术提供了一种用于中国空间站的三维网格模型简化方法。该方法能够有效地简化三维网格模型，保持模型的准确性和可视化效果的同时，大幅减少计算资源的使用。本专利技术解决了网格简化算法丢失颜色信息的问题，同时兼顾计算效率与网格简化效果。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种用于中国空间站的三维网格模型简化方法，空间站三维模型相较于其他模型而言，具有体积庞大、细节丰富且重要的特点，因此本专利技术着重设计了特征判别以保留重要的细节特征，对特征不明显的地方如太阳能帆板、圆柱形外壳等进行有效简化，以缩小空间站三维模型，便于其在后续的仿真软件中快速计算，具体包括如下步骤：
4、步骤一、系统加载obj格式的空间站三维网格模型，并执行简化初始化操作，具体步骤如下：
5、步骤一一、系统读取空间站三维网格模型的相关信息，并生成一个列表来存储这些信息，这些信息包括顶点坐标、法线向量、纹理坐标以及三角面片的连接关系；
6、步骤一二、根据设定的模型简化精度计算出简化后的理论三角面片数量以及特征边数量、简化后模型占据存储空间大小；
7、步骤二、简化空间站三维网格模型，具体步骤如下：
8、步骤二一、从空间站三维网格模型中选取一个点，对其进行特征判别，通过顶点度量、边界保护、特征线保护以及区域保护确定该点是否是空间站三维网格模型中不可或缺的特征点；
9、步骤二二、如果经过步骤二一的判别方法后确定某个点被认为是特征点，则该点将被保留在简化后的空间站三维网格模型中，否则，将将该点标记为可能被剔除的候选点，并在后续操作中进行进一步处理；
10、步骤三、计算候选点距离其平均平面的距离，如果该距离小于给定阈值，则剔除该点，否则保留该点；
11、步骤四、通过建立空洞边界、三角形化空洞边界、连接空洞边界与原网格以及修复潜在的拓扑问题，实现在剔除顶点后填补网格中形成的空洞；
12、步骤五、迭代直至遍历所有的原始空间站三维网格模型，生成简化后的空间站三维网格模型；
13、步骤六、计算简化后空间站三维网格模型的网格颜色，具体步骤如下：
14、步骤六一、从简化后的空间站三维网格模型取一个三角形q，并从原始空间站三维网格模型中取在q的相邻区域内的所有三角形作为一个备选集合；
15、步骤六二、对于备选集合中的每一个三角形p，计算q至p的投影面积spq和形心距离dpq，并进一步计算p与q的相关系数r＝spq/dpq，相关系数越大，说明两个三角片对应的特征相似性越高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特征在于所述步骤一的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特征在于所述步骤三中，平均平面的确定方法如下：
4.根据权利要求1所述的用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特征在于所述步骤四的具体步骤如下：
5.根据权利要求1所述的用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特征在于所述步骤六的具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特征在于所述步骤一的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的用于中国空间站的三维网格模型简化方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，姬一明，谢光虎，谢宗武，曹宝石，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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