用于优化计算机图形的多边形简化的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及计算机图形，并且更具体地涉及用于优化三维图形图像的多边形简化的计算机实现的方法。本发明还涉及对应的图像处理设备和计算机程序产品。
[0002]发明背景
[0003]人工计算机图形(CG)环境的创造和交互式可视化是计算机图形领域中的重要应用。许多应用诸如CAD、结构走查、模拟、医学可视化和包括交互式导航的计算机游戏，S卩，能够围绕计算机模型/场景以每秒超过10帧移动。
[0004]交互式计算机图形领域内的共同趋势是增加CG数据集的量。大的CG数据集要求用于加速进程的专用图形系统。然而，现存的模型不能以交互式的速度渲染，即使是采用当前高端的计算机硬件也不能以交互式速度渲染。计算机硬件的发展是不可能解决所描述的问题，因为CG数据的大小和二级计算机内存的大小以比其相关的硬件的发展更快的速率增加。
[0005]CG数据往往采用三角网格来表示，或更普遍的采用多个多边形表示。这些网格通常不是优化的用于显示或模拟性能。在大多数应用中，初始网格经常被优化的版本取代，优化的版本可以近似具有更少的面，或包含使它们更适合用于如上所提到的特定应用的其它特性。
[0006]为了阻止计算速度下降，往往事先采用创建具有少量三角形/多边形的三维GC数据的自动技术。然而，在采用多边形简化的自动过程时，有时发生不良的视觉误差。通常，为特定的GC数据集负责的图形设计者然后必须手动地做出合适的调整用于实现视觉上的吸引，但是仍然简化多边形。因此，将期望的是，允许多边形简化过程的进一步自动化，降低成本并且可能地获得更优化的多边形简化的GC数据。
发明概要
[0007]根据本发明的第一方面，以上至少部分由用于优化初始的三维图形图像的多边形简化的计算机实现的方法缓解，该方法包括执行第一多边形简化过程，产生是初始三维图形图像的多边形简化表示的第一三维图形图像，将第一三维图形图像与初始三维图像学图像进行比较，基于第一三维图像学图像和初始三维图形图像之间的比较结果，确定视觉误差，并且，如果视觉误差度量在预定的误差范围之外，则执行第二多边形简化过程，导致是初始三维图形对象的多边形简化表示的第二三维图形图像。
[0008]借助于本发明，当执行多边形简化过程时，可能自动识别视觉误差的出现，因此通过最小化用于实现例如可视化吸引产生的多边形简化的图像所需的手动劳动的量导致减少成本的优点。这是根据本发明，通过确定“原始”图像和产生于初始多边形简化过程的图像之间的差异来达到的。如果作为比较/确定结果的视觉误差度量，超过(或是小于)预定的误差范围，对多边形简化过程(即，第二多边形简化过程)进行修正用于再迭代多边形简化的目的，使得产生的图像(例如，要在计算机屏幕上显示的图像)更好的匹配所期望的“质量等级”。
[0009]应该在本发明的上下文中理解的是，视觉误差度量可以基于三维图像的单个“视图”也可以基于三维图像的多个不同“视图”。在三维图像的多个视图的情况下，该多个视图可以例如合并到或累积到一个单个视图无关的视觉误差度量或针对三维图像中的多个视图中的每个(或至少一些)视图用单独的视图相关的视觉误差度量来表示。
[0010]误差范围可以例如基于所期望的产生图像的视觉外观，和/或与预定的多边形简化比例相组合(即，当将初始图像与关于多边形的数量的产生的图像进行比较时)或与产生图像的“多边形规划”相组合。
[0011]通常，初始的三维图形图像、第一三维图形图像和第二三维图形图像是包括形成3-D计算机图形图像的多个多边形的多边形图像。如上所讨论，三维计算机图形可以例如用于关于实时可视化、计算机游戏、CAD相关的软件等等。
[0012]此外，本发明的示例性优点涉及在原始图像和/或多边形简化的图像内精确定位“问题区域”的可能性。这样的优点提供了引入不精确和更快的视觉误差度量的可能性，由此给出更快的迭代初始结果，该迭代初始结果则由选定的(即，第二)多边形简化过程的完整版本的多个通路进一步精确。
[0013]在优选的实施例中，第二多边形简化过程引入相较于第一多边形简化过程的更低级的多边形简化。
[0014]因此，如果视觉误差度量超出预定的误差范围，则选择第二多边形简化过程以不减少“硬”如使用第一多边形简化过程最初获得的多边形的数量。
[0015]然而，可替代的是，第二多边形简化过程可以代替地引入相较于第一多边形简化过程的更高等级的多边形简化。因此，相反地，如果所确定的视觉误差度量被识别为小于所期望(或所预期的)的视觉误差度量，则可以可能选择配置为获取更高等级的多边形简化(即，关于第二图像与第一图像进行比较，产生更少的多边形)的第二多边形简化过程。
[0016]基于以上所述，应该理解的是(但不是必须的)，根据本发明的方法可以只执行一次，或迭代多次。例如，如果第二图像和初始的图像之间的比较导致视觉误差度量处于误差范围外，则可以对关于提供产生图像的多边形简化过程的选择/配置进行进一步调整。
[0017]优选的是，从多个预定的多边形简化过程中的一个预定的多边形简化过程选出第二多边形简化过程。在任何情况下，术语“多边形简化过程”应该被广义地解释，例如，完全不同类型的多边形简化过程可以被应用，以及允许特定的(例如专有的例子)多边形简化过程关于多边形简化的等级是可配置的。
[0018]在优选的实施例中，该方法还包括将三维图形图像分割为多个部分，其中对三维图形图像的多个部分中的每个部分(并且可能对图像的多个不同视图)执行视觉误差度量的确定。在这样的实施例中，三维图形图像，例如，作为初始的三维图形图像、第一三维图形图像和第二三维图形图像中的一个被细分为多个小部分，其中对小部分中的每个小部分确定视觉误差度量。由此，则可以基于该特定部分的误差的“严重性”以适合的方式进行多边形简化过程的选择，例如，可以针对图像的两个相邻的布置部分选择不同“类型”(或配置)的多边形简化过程。可以从图形图像中选择任何数量的部分。根据本发明，也可以(或替代地)基于“聚类技术”形成分段，其中“误差区域”是基于相邻的误差而形成的。
[0019]在本发明的可能的实施例中，可以附加地可能地将视觉误差度量提供给用户，并且(然后)接收用户所调整的视觉误差度量，其中在执行第二多边形简化过程之前执行提供视觉误差度量和接收用户所调整的视觉误差度量。
[0020]因此，通过这样的附加，可以例如可能在执行第二(调整的)多边形简化过程之前，例如，对执行多边形优化过程的用户可视化视觉误差度量。这样的可视化可以允许用户例如对视觉误差度量进行手动的调整，因此提供了使用用户预先的三维图像的特定特征的知识(例如，在游戏或可以允许更高误差的区域内的未来布局)的可能性，因此进一步优化多边形简化过程。
[0021]根据本发明的另一个方面，提供一种用于优化三维图形对象的多边形简化的图形处理装置，其包括用于执行第一多边形简化过程、产生是初始的三维图形图像的多边形简化的表示的第一三维图形图像的装置，用于将第一三维图形图像和初始的三维图形图像进行比较的装置，用于基于第一三维图形图像和初始的三维图形图像之间的比较结果确定视觉误差度量的装置，以及如果视觉误差度量在预定的误差范围外，用于执行第二多边形简化过程、产生是初始的三维图形对象的多边形简化的表示的第二三维图形图像的装置。本发明的该方面提供如上所讨论的相似的优点。
[0022]在实施例中，图像处理设备还被配置为允许初始的三维图形图像、第一三维图形图像或第二三维图形图像中的至少一个显示在计算机屏幕上。
[0023]本发明优选地提供存储在计算机可读存储介质上的程序，该程序引起计算机执行如上所讨论的图像处理方法。
[0024]根据本发明的又一方面，提供一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，在该计算机可读介质上存储着用于控制被配置为用于优化三维图形对象的多边形简化的图像处理设备的计算机程序模块，其中，计算机程序产品包括用于执行第一多边形简化过程、产生是初始三维图形图像的多边形简化表示的第一三维图形图像的代码，用于将第一三维图形图像和初始三维图形图像进行比较的代码，用于基于第一三维图形图像和初始三维图形图像之间的比较结果确定视觉误差度量的代码，以及如果视觉误差度量在预定的误差范围外，用于执行第二多边形简化过程、产生是初始的三维图形对象的多边形简化表示的第二三维图形图像的代码。本发明的该方面也提供如上所述的关于本发明的先前方面的类似的优点。
[0025]图像处理设备优选的是服务器、通用计算机、微型处理器或任何其他类型的计算设备。相似地，计算机可读介质可以是任何类