专利名称：一种三角面片网格模型的表面采样方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形学技术领域，尤其涉及一种三角面片网格模型的表面采样方法。
背景技术：
三角面片网格模型代表一类在计算机系统中以三角网格来表示的空间表面。其中 一个典型的例子就是利用三角网格来表示三维模型(本文中所描述的三维模型，即都是以三角网格表示的三维模型)。近年来，三维模型一直呈爆炸式地增长，如何从海量的实体模型中快速、有效地检索出需要的模型，并加以重用已成为三维模型设计领域的一个迫切需求。基于内容的三维模型检索是当前实现三维模型有效检索的重要技术手段，其根据三维模型的几何特性(即，形状特征及结构特征)来进行特征信息的提取。基于内容的三维模型检索系统通常包括模型预处理、特征向量(从三维模型数据中提取的特征信息一般以向量的方式存在)的提取以及模型的相似性匹配三个步骤。其中，预处理操作可以将不同来源的三维模型进行规范化并提取出较为核心、有影响性的数据，使得规范化后的数据更具有可比性和准确性。但预处理操作后，由于三维模型的点和面片量等过于庞大不便进行特征向量提取，因而现有方法中，通常在提取特征向量操作前对三维模型进行伪随机采样，再根据所得的采样点来提取特征向量。可见，三维模型(在本文中，也就是三角面片网格模型)的表面采样方法是三维模型检索中的重要环节，三角面片网格模型表面采样的结果决定了基于内容的检索模型特征提取算法得到的特征向量是否能够表达三维模型的形状内容特征，且直接影响三维模型检索的准确性。此外，三角面片网格模型的表面采样算法还可应用于三维模型点云的构造、三维模型网格压缩等多种应用中。目前主流的三角面片网格模型的表面采样方法包括均匀采样点算法和伪随机数蒙特卡罗表面采样方法。其中，均匀采样点算法能够保证采样点在面片表面均匀分布，但是该算法随机性不强；同时，均匀分布的采样点，在所有面片中都抽取同样的数量的采样点，并不能突出体现三角面片网格模型的结构特征。因此在三角面片网格模型的表面采样方法中，伪随机数蒙特卡罗表面采样方法的应用范围更为广泛。图I示出了伪随机数蒙特卡罗表面采样方法的流程，包括1)将组成整个模型的所有三角面片T=(t1;t2，.. . .，tk)读入内存，其中k表示模型包含的三角面片数量；2)生成伪随机数；3)根据伪随机数，随机选中这些面片中的一个面片；4)利用公式/^ = (1-+在选中的三角面片内计算采样点；5)将所有面片的采样点存储在采样点矩阵中；6)判断采样点的个数是否达到上限，若未达到，则跳转至2)继续执行；若达到，则结束采样算法。尽管在采样过程中选中面片上同一点的概率很小，但是由于伪随机序列随机性强而均匀性不足，使得采样点在模型表面分布不均匀，可能在一个域内存在过多的采样点，特别是在面片较多而采样点相对较少的情况下采样效果非常不好，这样就不能很好的利用采样点代表该面片的信息，因而影响形状特征信息的提取，从而导致检索精度下降及检索结果不稳定。综上所述，现有的表面采样方法对三角面片网格模型的采样不能满足采样结果既能体现三角面片网格模型的结构特征，又同时具备采样随机性和采样均匀性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种三角面片网格模型的表面采样方法。能够在保证采样随机性和均匀性的前提下，获得能够体现三角面片网格模型的结构特征的采样结果。根据本发明一个实施例，提供一种三角面片网格模型的表面采样方法，包括步骤I)、以
为区间生成随机数Cii，其中S是所有三角面片的面积总和·
权利要求
1.一种三角面片网格模型的表面采样方法，包括步骤I)、以
为区间生成随机数a i，其中
2.根据权利要求I所述的方法，其中步骤I)采用如下公式计算单个三角面片的面积
3.根据权利要求I或2所述的方法，步骤3)采用如下公式进行随机点的采集
4.根据权利要求I或2所述的方法，在步骤2)前还包括如下步骤 将所有三角面片按面积大小进行顺序排序。
5.根据权利要求4所述的方法，其中使用快速排序算法将所有三角面片按面积大小进行顺序排序。
6.根据权利要求I或2所述的方法，其中步骤I)之前还包括 步骤O)、将组成整个三角面片网格模型的所有三角面片读入内存。
7.根据权利要求I或2所述的方法，其中步骤3)之后还包括如下步骤 存储所得到的采样点，重复步骤I)到步骤3)，直到获得所需数量的采样点。
8.根据权利要求7所述的方法，其中采样点可以存储在采样点矩阵中或采样点数组中。
全文摘要
本发明提供一种三角面片网格模型的表面采样方法，方法包括生成取值范围为0到所有三角面片面积总和的随机数；将三角面片的面积从小到大进行累加，直到累加的值首次大于该随机数，选择该次累加所对应的三角面片；在所选的三角面片上进行随机采样，得到采样点。本发明通过按照三角面片面积的大小对其采样点的多少进行控制，使得具有较大面积的三角面片可以进行更多次采样，从而让采样点能够准确地体现三维模型的结构特征且并具有稳定性，适用于三维模型检索等应用领域。
文档编号G06F17/30GK102968813SQ20121042227
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者李海生, 刘璇, 蔡强, 孙践知 申请人:北京工商大学