三维模型的网格简化算法研究（C++）

淡淡的烟草味﹌ 2023-10-14 13:10 36阅读 0赞

目 录  
第1章 绪论 1  
1.1 研究背景 1  
1.2 三维模型的网格简化算法 1  
1.2.1 分片简化 1  
1.2.2 使用外部数据结构++ 2  
1.2.3 网格批处理 3  
1.2.4 流式简化 4  
1.3 论文的主要内容及章节安排 4  
第2章 基于点分片的三维模型的网格简化 5  
2.1 边收缩操作对边界拓扑结构的自动保持 5  
2.2 算法概述 6  
2.3 LRU缓存系统 11  
2.4 分片文件格式设计 13  
2.5 单个分片的简化 14  
2.6 分片合并 16  
2.7 执行结果 17  
第3章 三维模型的网格简化 22  
3.1 算法概述 22  
3.2 等值面生成过程中终结信息的判断 22  
3.3 生成边界的延伸与模型的简化 25  
3.4 顶点拓扑关系的重建与网格数据结构的设计 27  
3.5 执行结果 28  
第4章 基于八叉树单形分割的并行等值面生成 32  
4.1 算法概述 32  
4.2 自适应八叉树的四面体分割 32  
4.3 对偶点的求取 34  
4.4 八叉树的建立 36  
4.5 最小边的查找 39  
4.6 四面体与等值面生成 42  
4.7 执行结果 43  
结 论 45  
参考文献 47  
致 谢 49  
1.2.4 流式简化  
流式简化基于对网格移动工作集的处理。移动工作集是指大规模网格载入内存中的一部分数据，这些数据会随着处理的不断进行而向网格的其他部分移动。流式算法跟随移动工作集的移动而一部分一部分地处理网格数据。由于移动工作集是无缝地逐步扫描过整个网格，整个过程就好像“流”过网格一样，因此被称为流式算法。流式算法需要解决的一个问题是何时能够对网格的元素（顶点或者边等）进行消除或者修改。流式算法载入内存的是网格的一部分，因此产生了内存部分与外存部分的边界。就像分片简化中的保持边界不简化一样，流式简化也需要保持这些边界不被简化，以防止出现拓扑结构不一致性的情况。  
1.3 论文的主要内容及章节安排  
加一段描述 说明 研究的主要内容  
第一章介绍了本论文的研究背景、所依托的工程项目、内存网格简化算法的研究现状、处理大规模网格的简化算法所使用的技术和自适应的带有自动简化功能的等值面生成算法的现存解决方案。  
第二章提出了一种能够在保持较高质量简化结果的情况下需要更少处理次数的三维模型的网格简化算法。  
第三章针对三维模型数据生成的等值面过大而无法装入内存的情况，提出了一种生成一部分网格即进行简化的算法。  
第四章提出了一种完全并行的能够生成流形且无自交等值面的自适应算法。在叙述算法的时候，我们分别阐述了算法的设计思想和一些需要特别说明的实现细节，并对结果进行了分析。  
第五章是对本文工作的总结，同时提出了本文成果的不足和对未来改进的建议。

#ifndef __mesh_h
    #define __mesh_h
    
    #if defined (_MSC_VER) && (_MSC_VER >= 1020)
    
    #pragma once
    #pragma warning(disable:4710) // function not inlined
    #pragma warning(disable:4702) // unreachable code
    #pragma warning(disable:4514) // unreferenced inline function has been removed
    #define WIN32_LEAN_AND_MEAN
    #include <windows.h>
    
    #endif
    
    
    //using namespace std;
    
    #include <vector>
    #include "vertex.h"
    #include "triangle.h"
    using namespace std;
    
    
    // Mesh class.  This stores a list of vertices &
    // another list of triangles (which references the vertex list)
    class Mesh
    {
        
    public:
    	// Constructors and Destructors
    	Mesh() {
        _numVerts = _numTriangles = 0;};
    	Mesh(char* filename); // passed name of mesh file
    	~Mesh();
    
    	Mesh(const Mesh&); // copy ctor
    	Mesh& operator=(const Mesh&); // assignment op
    
    	// Get list of vertices, triangles
    	vertex& getVertex(int index) {
        return _vlist[index];};
    	const vertex& getVertex(int index) const {
        return _vlist[index];};
    	triangle& getTri(int index) {
        return _plist[index];};
    	const triangle& getTri(int index) const {
        return _plist[index];};
    
    	int getNumVerts() {
        return _numVerts;};
    	void setNumVerts(int n) {
        _numVerts = n;};
    	int getNumTriangles() {
        return _numTriangles;};
    	void setNumTriangles(int n) {
        _numTriangles = n;};
    
    	void Normalize();// center mesh around the origin & shrink to fit in [-1, 1]
    
    	void calcOneVertNormal(unsigned vert); // recalc normal for one vertex
    
    	void dump(); // print mesh state to cout
    
    private:
    	vector<vertex> _vlist; // list of vertices in mesh
    	vector<triangle> _plist; // list of triangles in mesh
    
    	int _numVerts;
    	int _numTriangles;
    
    	bool operator==(const Mesh&); // don't allow op== -- too expensive
    	
    	bool loadFromFile(char* filename); // load from PLY file
    
    	void ChangeStrToLower(char* pszUpper)
    	{
        
    		for(char* pc = pszUpper; pc < pszUpper + strlen(pszUpper); pc++) {
        
    			*pc = (char)tolower(*pc);
    		}
    	}
    
    	// get bounding box for mesh
    	void setMinMax(float min[3], float max[3]);
    
    	void calcAllQMatrices(Mesh& mesh); // used for Quadrics method
    
    	void calcVertNormals(); // Calculate the vertex normals after loading the mesh
    
    	// Helper function for reading PLY mesh file
    	bool readNumPlyVerts(FILE *&inFile, int& nVerts);
    	bool readNumPlyTris(FILE *&inFile, int& nTris);
    	bool readPlyHeader(FILE *&inFile);
    	bool readPlyVerts(FILE *&inFile);
    	bool readPlyTris(FILE *&inFile);
    };
    
    #endif // __mesh_h

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