面间煤柱掘支机器人集群数字孪生系统高效虚实同步方法

1

作者 毛清华 司马俊雷 +5 位作者 马宏伟 王川伟 陈彦璋 郭文瑾 崔闻达 成佳帅 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期228-238,共11页

【目的】针对面间煤柱掘支机器人集群虚拟模型数据量大、数据传输异常等导致虚实同步效果不佳问题,提出了一种基于三维模型轻量化与轨迹预测-修正模型的数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步方法。【方法】定义了配合依赖顶点的概念,通... 【目的】针对面间煤柱掘支机器人集群虚拟模型数据量大、数据传输异常等导致虚实同步效果不佳问题,提出了一种基于三维模型轻量化与轨迹预测-修正模型的数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步方法。【方法】定义了配合依赖顶点的概念,通过引入配合依赖顶点坍缩影响因子来改进二次误差度量算法,约束装配体三维模型轻量化过程使其保持各构件之间的配合关系,减小三维模型数据规模;建立了掘支机器人集群轨迹预测-修正模型,基于Self-Attention-LSTM轨迹预测算法预测孪生机器人集群的运动轨迹,结合二次插值法实时修正预测轨迹,保证虚拟模型与物理装备虚实同步的时空一致性。并构建了数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步模拟验证平台。【结果和结论】引入配合依赖顶点坍缩影响因子约束轻量化过程,可有效抑制三维模型几何误差的增长,保持装配体配合面基本不变,可达到90%数据压缩率;1.5 s运动轨迹预测任务中,Self-Attention-LSTM轨迹预测算法误差最小,轨迹预测-修正方法可使驱动轨迹的MAD缩小74.28%,有效保障虚实同步一致性与平稳性;虚实同步延迟最大为55.28 ms,最大虚实同步位置绝对误差为1.93 mm、相对误差为1.07%,实现了掘支机器人集群高精度、低延迟虚实同步。提出的高效虚实同步方法为提升煤矿装备数字孪生系统运行效率提供了新思路。 展开更多

关键词 面间煤柱 数字孪生 掘支机器人集群 模型轻量化 二次误差度量 轨迹预测-修正

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一种改进的基于形状特征保持的QEM简化算法 被引量：4

2

作者 董方敏 刘勇 肖人彬 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2008年第8期2040-2042,2045,共4页

针对二次误差测度(QEM)简化算法对机械、建筑等CAD模型简化时存在的形状特征容易丢失的不足,提出了一种改进算法。该算法在检测出模型表面的分界轮廓曲线后,将各组成边分成四种类型,并按照尽量避免轮廓曲线上的边被折叠的原则,对各类边... 针对二次误差测度(QEM)简化算法对机械、建筑等CAD模型简化时存在的形状特征容易丢失的不足,提出了一种改进算法。该算法在检测出模型表面的分界轮廓曲线后,将各组成边分成四种类型,并按照尽量避免轮廓曲线上的边被折叠的原则,对各类边采用不同简化策略进行简化。实验结果表明,算法在形状特征保持方面具有较好的效果。 展开更多

关键词 二次误差 简化算法 特征保持

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基于多源点云特征信息的网格简化

3

作者 蒋萧 邱春霞 +1 位作者 张春森 葛英伟 《应用科学学报》 北大核心 2025年第2期301-314,共14页

针对基于二次误差函数的网格简化算法存在重要地理实体结构特征丢失的问题,提出一种基于多源点云特征信息的网格简化方法。首先,融合激光点云与影像密集匹配点云,以提高网格模型的质量。其次,结合点云颜色、高程及曲率等信息,基于超体... 针对基于二次误差函数的网格简化算法存在重要地理实体结构特征丢失的问题,提出一种基于多源点云特征信息的网格简化方法。首先,融合激光点云与影像密集匹配点云,以提高网格模型的质量。其次,结合点云颜色、高程及曲率等信息,基于超体素的区域生长算法对融合点云进行分割及特征信息的确定。最后,基于点云的特征信息对二次误差矩阵进行更新,从而实现基于融合点云的高精度网格简化。以融合点云构建的三维网格为实验数据,采用所提算法对其进行网格简化,并与QEM、QEF和Low-poly算法进行对比,结果表明:相较于其他三种算法,所提算法的简化精度平均提升39.49%。 展开更多

关键词 多源点云 网格简化 点云分割 二次误差测度 特征保持

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结合QEM的布料层次化动态模拟方法 被引量：1

4

作者 马晓彤 祝双武 +2 位作者 王世豪 李丑旦 马阿辉 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期68-76,共9页

在布料仿真过程中,基于位置的动力学方法(Position Based Dynamics, PBD)在布料模拟的效果及实时性方面展现了其优越的性能,但在布料网格精度提升时,为了加快其收敛速度而增加迭代计算次数,会导致模拟效率大幅降低及约束震荡现象的出现... 在布料仿真过程中,基于位置的动力学方法(Position Based Dynamics, PBD)在布料模拟的效果及实时性方面展现了其优越的性能,但在布料网格精度提升时,为了加快其收敛速度而增加迭代计算次数,会导致模拟效率大幅降低及约束震荡现象的出现。为了解决以上问题,文章结合对位置动力学方法的研究,提出一种以多重网格思想为核心的布料模拟方法,采用基于二次误差度量(Quadric Error Metrics, QEM)的网格简化法对布料多重网格进行构建,同时结合空间插值算法进行层与层之间的数据传递及位置矫正,可以构建出质量良好的三角网格结构,避免不规则多边形的出现;在布料层次化模拟的基础上,提出结合逐次超松弛迭代法(Successive Over Relaxation, SOR)与Gauss-Seidel方法(GS)的混合平滑方案并验证了其有效性。经实验分析,布料层次化模拟方法提高了质点数目增加后的收敛速度,具有一定的稳定性。 展开更多

关键词 布料模拟 几何多重网格 二次误差度量 网格简化 迭代计算 虚拟仿真

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防止纹理扭曲的倾斜摄影模型轻量化算法

5

作者 王彦海 张宇昊 +2 位作者 李成 陈树平 李恩阳 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第11期164-172,共9页

针对倾斜摄影模型网格简化后出现纹理扭曲的问题,基于二次误差度量(quadric error metrics,QEM)算法,提出一种防止纹理扭曲的倾斜摄影模型轻量化算法。该算法依据模型中各顶点的拓扑连接关系对顶点进行分类,对不同类型的顶点制定相应的... 针对倾斜摄影模型网格简化后出现纹理扭曲的问题,基于二次误差度量(quadric error metrics,QEM)算法,提出一种防止纹理扭曲的倾斜摄影模型轻量化算法。该算法依据模型中各顶点的拓扑连接关系对顶点进行分类,对不同类型的顶点制定相应的折叠策略,引入顶点起伏度因子、纹理形变因子和顶点一环领域内三角形平均面积对QEM算法中的边折叠代价进行改进。实验结果表明,改进算法可以在高简化率下避免出现纹理扭曲现象,有效保持了模型的几何特征和纹理特征,相较于传统QEM算法,改进算法处理的模型最大误差、平均误差和均方差均分别至少降低了43.55%、52.50%和21.61%;在90%简化率的情况下,相较于带纹理模型的简化算法,改进算法处理的模型最大误差、平均误差和均方差分别降低了34.90%、10.61%和12.31%。 展开更多

关键词 倾斜摄影模型 二次误差度量算法 网格简化 纹理扭曲 模型轻量化

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基于二次误差度量的大型网格模型简化算法 被引量：14

6

作者 李红波 刘昱晟 +1 位作者 吴渝 罗璇 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2013年第9期3158-3162,共5页

针对传统网格模型简化算法无法处理尺寸大于内存容量的网格模型的问题,提出一种改进的基于二次误差度量的大型网格简化算法。在经典二次误差度量(quadric error metric,QEM)算法的基础上,改进算法引入顶点法向量夹角与边长作为权值,以... 针对传统网格模型简化算法无法处理尺寸大于内存容量的网格模型的问题,提出一种改进的基于二次误差度量的大型网格简化算法。在经典二次误差度量(quadric error metric,QEM)算法的基础上,改进算法引入顶点法向量夹角与边长作为权值,以及基于八叉树的模型划分策略。实验结果表明,该算法能够完成大型网格模型的简化,并且在简化过程中很好地保持了原模型的细节特征。 展开更多

关键词 网格简化 二次误差度量 边折叠 顶点法向量 八叉树 特征保持

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一种均衡代价的网格简化方法 被引量：3

7

作者 陈忆群 曹瑾音 林淑金 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第15期75-79,155,共6页

由于移动设备要求计算量小,一些经典的算法保形效果好,但计算量大,不太适合移动环境;而通用取中点的收缩方法虽然非常简化,但保形性不好。设计了一个在保持模型外观的基础上对网格模型进行简化和简化后的模型恢复的完整算法。首先设计... 由于移动设备要求计算量小,一些经典的算法保形效果好,但计算量大,不太适合移动环境;而通用取中点的收缩方法虽然非常简化,但保形性不好。设计了一个在保持模型外观的基础上对网格模型进行简化和简化后的模型恢复的完整算法。首先设计了综合平均曲率大小和曲率变化量大小的特征保留折叠代价策略。平均曲率大小是利用边的两个顶点所邻接三角形片的两两法向夹角的平均值来计算特征保留折叠代价队列;同时考虑到存在的一些特殊情况提出加入曲率变化量来判断特征片面的特征保留策略。为了避免综合判断带来的计算量的增加,所设计的平均曲率代价和曲率变化量代价均是同一个Cost函数的线性组合。此外,还设计了基于权重代价的在折叠边上快速计算该边的收缩点位置的有效方法,基于Cost函数的线性计算,由于Cost函数在整个算法中可重复利用,因此在没有增加计算量的情况下又提高了保形性,在计算效率和简化质量两者之间取得了一个均衡。实验证明,该算法可以在保持模型外观的同时有效地降低模型规模并计算量较小,适用于计算能力低的移动设备运算环境。 展开更多

关键词 网格简化 三角形网格 二次误差测度 移动环境

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网格简化中基于特征矩阵的二次误差测度算法 被引量：12

8

作者 陈伟海 徐鲤鸿 +1 位作者 刘敬猛 王建华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期572-575,595,共5页

针对二次误差测度算法存在尖端特征消失、局部过度简化等缺陷,提出了基于特征矩阵的二次误差测度算法用于网格简化.通过将顶点曲率和边长引进该特征矩阵以优化误差度量,模型中各顶点便易于区分,于是具有明显几何特征区域的顶点误差度量... 针对二次误差测度算法存在尖端特征消失、局部过度简化等缺陷,提出了基于特征矩阵的二次误差测度算法用于网格简化.通过将顶点曲率和边长引进该特征矩阵以优化误差度量,模型中各顶点便易于区分,于是具有明显几何特征区域的顶点误差度量能够被提高.这样,边折叠的顺序可以方便的得到调整,使得模型中的突出特征更多的被保留下来.仿真结果表明,本算法在保持了二次误差测度算法计算时间短、运行效率高的同时,也克服了网格分布过于均匀、无法突出模型重要特征的缺点. 展开更多

关键词 网格简化 二次误差测度 边折叠 特征矩阵

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支持外观属性保持的三维网格模型简化 被引量：16

9

作者 卢威 曾定浩 潘金贵 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期713-723,共11页

对已有的三维网格简化技术进行分析,利用半边折叠操作对QEM(quadric error metric)算法进行改进,提出了一种基于二次误差测度(QEM)的网格简化算法,解决了非连续外观属性在简化过程中的畸变问题.通过分析顶点与非连续外观接缝的关系,得... 对已有的三维网格简化技术进行分析,利用半边折叠操作对QEM(quadric error metric)算法进行改进,提出了一种基于二次误差测度(QEM)的网格简化算法,解决了非连续外观属性在简化过程中的畸变问题.通过分析顶点与非连续外观接缝的关系,得出了一个新的边折叠代价公式,使得外观畸变在简化过程中尽可能地推迟;并且在执行半边折叠时给受影响的三角形找到了合适的替换wedge,避免外观畸变的发生.实验结果表明,该算法保持了QEM算法的高效性,同时在几何属性和外观属性上都取得了令人满意的简化效果. 展开更多

关键词 网格简化 半边折叠 累进网格 二次误差测度 外观属性保持

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一种边折叠三角网格简化算法 被引量：13

10

作者 杜晓晖 尹宝才 孔德慧 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期12-15,共4页

针对目前自动网格简化算法在大规模简化时往往丢失模型重要几何特征的问题,该文提出了一种改进的边折叠三角网格简化算法。在Garland算法基础上引入三角形重要度概念,并加入到误差测度中,使得二次误差测度不仅能够度量距离偏差,而且能... 针对目前自动网格简化算法在大规模简化时往往丢失模型重要几何特征的问题,该文提出了一种改进的边折叠三角网格简化算法。在Garland算法基础上引入三角形重要度概念,并加入到误差测度中,使得二次误差测度不仅能够度量距离偏差,而且能够反映模型局部表面几何变化。实验结果表明新的算法在保持二次误差测度快速特点的同时,使得简化模型在较低分辨率下能够保持更多的重要几何特征,有效地降低了视觉失真。 展开更多

关键词 网格简化 边折叠 二次误差测度 三角形重要度

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基于移动终端屏幕分辨精度的网格简化算法 被引量：1

11

作者 陈华鸿 周莎 曹顺艇 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2008年第5期1225-1228,共4页

针对移动终端用户对三维物体的感知度与屏幕分辨率明显相关的特性,提出一种基于移动终端屏幕分辨精度的网格简化算法。算法定义了模型在目标屏幕上显示时的基准显示状态(BoV),并通过移动终端分辨率及物体的视距参数分别计算得到目标屏... 针对移动终端用户对三维物体的感知度与屏幕分辨率明显相关的特性,提出一种基于移动终端屏幕分辨精度的网格简化算法。算法定义了模型在目标屏幕上显示时的基准显示状态(BoV),并通过移动终端分辨率及物体的视距参数分别计算得到目标屏幕的分辨精度阈值及模型的分辨精度因子,通过加权二次误差度量(QEM)算法动态地删除不符合显示精度要求的冗余数据。算法易于实现,适用于手机、PDA等仅具备低分辨率屏幕的移动终端上的图形应用。实验结果说明新算法的有效性。 展开更多

关键词 移动图形 网格简化 分辨率相关 屏幕相关 二次误差度量

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基于加权二次误差测度的边折叠简化算法 被引量：7

12

作者 杜晓晖 尹宝才 孔德慧 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期731-736,共6页

针对许多边折叠网格简化算法在模型进行大规模简化后,不能很好地保持原始模型的重要几何特征,从而产生较严重的视觉失真现象的问题,提出了2种改进的二次误差测度边折叠方法．定义2种三角形重要度并嵌入到原始Garland的二次误差测度中,... 针对许多边折叠网格简化算法在模型进行大规模简化后,不能很好地保持原始模型的重要几何特征,从而产生较严重的视觉失真现象的问题,提出了2种改进的二次误差测度边折叠方法．定义2种三角形重要度并嵌入到原始Garland的二次误差测度中,使得误差测度不仅能度量距离偏差,而且能反映模型局部表面几何变化．结果表明,新的算法在大规模简化后仍然能保留相当多的重要几何特征,降低了视觉失真． 展开更多

关键词 计算机图形学 表面简化 迭代方法 边折叠 二次误差测度

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基于顶点重要度的保形网格简化方法研究 被引量：8

13

作者 董艳 张志毅 杨客 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2013年第5期1889-1895,共7页

为解决许多网格简化方法不能很好地保持模型的重要几何特征问题,提出基于顶点重要度和三角剖分的边折叠简化算法。算法通过特征因子加权顶点重要度作为边的折叠代价,定义法向量夹角因子,控制边的折叠顺序;在折叠过程中对边界特征区域进... 为解决许多网格简化方法不能很好地保持模型的重要几何特征问题,提出基于顶点重要度和三角剖分的边折叠简化算法。算法通过特征因子加权顶点重要度作为边的折叠代价,定义法向量夹角因子,控制边的折叠顺序;在折叠过程中对边界特征区域进行冻结处理,以保持模型总体轮廓特征;采用边中点折叠和边邻域网格重建方法完成折叠操作。实验结果表明,模型在大规模简化后,该方法能较好地保持模型的几何特征。 展开更多

关键词 顶点重要度 边折叠 二次误差测度 三角网格重建 网格简化

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一种基于近似曲率的边折叠简化算法 被引量：6

14

作者 张果 刘旭敏 关永 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2009年第3期729-731,816,共4页

针对目前三角网格简化算法在低分辨率的状态下往往丢失模型重要几何特征,从而导致视觉上的失真问题,提出了一种改进的边折叠三角网格简化算法。在Garland算法基础上引入了近似曲率的概念,并将其加入到二次误差测度中,使得二次误差测度... 针对目前三角网格简化算法在低分辨率的状态下往往丢失模型重要几何特征,从而导致视觉上的失真问题,提出了一种改进的边折叠三角网格简化算法。在Garland算法基础上引入了近似曲率的概念,并将其加入到二次误差测度中,使得二次误差测度在能够度量距离偏差的情况下,能够反映模型局部表面几何变化。实验结果表明改进的算法有效保持了模型的细节特征,简化效果更好。 展开更多

关键词 网格简化 边折叠 二次误差测度 近似曲率 形状特征

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基于PM算法的网格简化改进算法 被引量：3

15

作者 陈立潮 夏少芳 +1 位作者 成洪静 刘佳 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第20期238-240,246,共4页

针对传统网格简化算法在对边界顶点和边界边、累进网格二义性以及网格拓扑关系有效保持等的处理所存在的不足进行了相应的改进,改进的网格简化算法能有效保持网格模型的形体特征,消除累进网格的二义性,提高网格简化质量。针对折叠误差... 针对传统网格简化算法在对边界顶点和边界边、累进网格二义性以及网格拓扑关系有效保持等的处理所存在的不足进行了相应的改进,改进的网格简化算法能有效保持网格模型的形体特征,消除累进网格的二义性,提高网格简化质量。针对折叠误差进行排序问题,采用最小堆算法,提高算法的时间效率。实验结果表明,该算法能产生高质量的网格,具有较高的执行效率。 展开更多

关键词 边折叠 点分裂 二次误差测度 网格简化

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距离加权的二次误差测度多分辨率网格简化 被引量：6

16

作者 顾耀林 赵争鸣 魏江涛 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2007年第8期1966-1968,1972,共4页

为了有效显示复杂的三维物体网格模型,基于边折叠操作与二次误差测度,给出了建立与视点相关的多分辨率模型的网格简化算法。该方法引入了距离因子与三角形形态品质因子:网格顶点到视点的距离因子使得产生了与视点位置相关的符合观察需... 为了有效显示复杂的三维物体网格模型,基于边折叠操作与二次误差测度,给出了建立与视点相关的多分辨率模型的网格简化算法。该方法引入了距离因子与三角形形态品质因子:网格顶点到视点的距离因子使得产生了与视点位置相关的符合观察需要的网格;三角形形态品质因子的引入,提高了简化后新生成的三角形的形态品质。同时,在构造候选边队列时,采取了邻域冻结办法,避免了对模型的某个部位过度简化与过大三角形的出现。实验结果表明,在保证效率的前提下,简化速度快,但显示并无明显失真,简化后的三角形形态品质较好。该算法适应于三角形网格模型的简化、优化及建立多分辨率细节模型。 展开更多

关键词 距离加权 二次误差测度 多分辨率模型 边折叠 顶点分裂 视点相关

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GPU并行加速的边折叠简化算法 被引量：5

17

作者 范豪 刘峻 +2 位作者 孙宇 陆向艳 刘艳 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第11期3051-3057,共7页

针对目前串行的网格简化算法速度过慢,忽略模型细节特征的问题,提出一种基于GPU的边折叠网格简化算法。将三角网格模型划分为一系列强独立区域,采用二次误差测度计算边折叠代价,将独立区域内的所有强独立边中的最小折叠代价作为强独立... 针对目前串行的网格简化算法速度过慢,忽略模型细节特征的问题,提出一种基于GPU的边折叠网格简化算法。将三角网格模型划分为一系列强独立区域,采用二次误差测度计算边折叠代价,将独立区域内的所有强独立边中的最小折叠代价作为强独立区域排序值,取各个强独立区域中折叠代价最小的边并行地进行折叠操作。实验结果表明,该算法具有较快的简化速率,较好的细节特征保持能力,简化模型具有较好的拓扑连接关系和较小的几何误差。 展开更多

关键词 网格简化 边折叠 强独立区域 二次误差测度 图形处理单元

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基于数据重建的三角网格模型简化优化方法 被引量：4

18

作者 张霞 段黎明 薛涛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期308-312,共5页

由CT切片数据重建得到的三角网格模型常存在数据量大、狭长三角形多等问题,针对这些问题,研究了一种保持特征的高质量三角网格模型的简化优化方法。该方法分为网格简化和网格优化两个阶段。首先,采用基于曲面变化的二次误差度量计算边... 由CT切片数据重建得到的三角网格模型常存在数据量大、狭长三角形多等问题,针对这些问题,研究了一种保持特征的高质量三角网格模型的简化优化方法。该方法分为网格简化和网格优化两个阶段。首先,采用基于曲面变化的二次误差度量计算边折叠代价,并按代价值的大小进行迭代的折叠简化,可较好地保持模型表面的特征;其次,通过二阶加权伞算子对简化模型中局部存在的狭长三角形进行优化处理,改善三角网格模型的质量。实验结果表明,该方法能够较好地保持特征区域的细节信息,并可靠地生成高质量、低几何误差的简化模型。 展开更多

关键词 逆向工程 网格简化 网格优化 边折叠 二次误差度量 伞算子

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距离加权的二次误差测度网格简化算法 被引量：6

19

作者 王军安 魏生民 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期189-192,共4页

文中针对现有的均匀三角网格简化算法在显示质量上的不足 ,提出了根据网格顶点到视点的距离 ,使用加权的二次误差测度算法进行顶点对折叠、简化 .该方法能根据视点位置简化网格 ,产生符合观察需要的网格 ;还将距离加权用于视窗裁剪 ,得... 文中针对现有的均匀三角网格简化算法在显示质量上的不足 ,提出了根据网格顶点到视点的距离 ,使用加权的二次误差测度算法进行顶点对折叠、简化 .该方法能根据视点位置简化网格 ,产生符合观察需要的网格 ;还将距离加权用于视窗裁剪 ,得到视点相关的网格模型 .并对该算法的优点及存在的问题作了分析 . 展开更多

关键词 网格简化 二次误差测度 距离加权 视窗裁剪 算法 计算机图形学

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自适应分割的动态网格生成算法 被引量：5

20

作者 王健 何明一 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第7期1434-1439,共6页

提出一种基于半边数据结构的动态网格自适应分割生成算法·根据曲面尖锐特征对网格模型自适应分割;为满足分割边界的简化要求,提出一种利用半边数据结构的分割边界独立处理算法;并利用边界自适应加权函数,较好地保持了模型边界特征&... 提出一种基于半边数据结构的动态网格自适应分割生成算法·根据曲面尖锐特征对网格模型自适应分割;为满足分割边界的简化要求,提出一种利用半边数据结构的分割边界独立处理算法;并利用边界自适应加权函数,较好地保持了模型边界特征·应用实例表明,该算法高效、可靠,既保持模型细节特征,又减少了模型简化误差· 展开更多

关键词 网格简化 二次误差测度 细节层次 尖锐特征 自适应分割

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