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移动设备上三维物体模型在线展示技术研究

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随着移动智能终端的使用率越来越高，移动终端软硬件性能及移动互联网速度不断提升，WIFI热点覆盖范围越来越广泛，以及万维网联盟在2014年底推出的HTML5标准及WebGL技术的日益完善，采用HTML5与WebGL技术相结合，构建实时在线展示三维物体模型，使得在移动终端实现无插件跨平台通信成为可能，因此研究移动终端上三维物体模型在线展示技术具有很重要的实用价值和研究意义。但由于真实物体的三维数字化模型的数据量比传统的二维图像加文字的数据文件要大很多，且受制于目前的移动互联网网速及移动设备自身软硬件条件的限制，使其成为在移动终端上实现物体三维模型实时在线展示的瓶颈问题。因此研究物体三维数字化几何模型数据量简化和压缩的方法成为网络三维展示技术领域研究的热点，在保留物体细节特征的同时尽量减少数据量是一项极具挑战性的问题。本文针对这一问题展开研究，以保持物体三维网格模型简化后的局部细节特性与简化效率之间的平衡作为主要研究内容，提出了两种三维网格模型简化算法。具体研究工作如下： (1)对目前基于传统三维网络技术存在问题进行了较全面的研究，分析了采用HTML5和WebGL相结合技术实现在移动终端上无插件跨平台三维物体模型在线展示的可能性；针对真实三维物体模型的数据量大而需要在移动终端实时在线展示存在的主要瓶颈问题，即三维物体数字化模型网格简化的基础知识进行了详细的介绍和分析。 (2)提出了保持局部细节特性的渐进网格简化算法。首先获取三维数据点的一环临近点构成的邻域局部区域受重心度量距离约束的法矢，再获取与一环邻域三角形集合点有交集的三角形集合作为二环邻域区域；然后以这两个局部区域法矢点乘的值为半边折叠的折叠代价，该值越小表示该区域越趋向于平面，应优先简化，否则予以保留，最终形成保持局部细节特性的渐进网格。 (3)结合信息熵的特性，提出了基于局部特征熵的非均匀网格简化算法。用两次探测法向量之间夹角信息构建局部区域特征熵值作为半边折叠操作代价，局部区域特征熵越大表示该区域越趋于平面，应优先对其简化；同时采用三角形内角判断法保持简化后三角形的正则度。最终实现非均匀网格简化算法。 经实验证明，本文提出的两种网格简化算法均能较好的保持简化过程中的局部细节特性保持与简化效率之间的平衡，同时也分析了提出的两种算法的适用范围，为移动终端上实现三维物体模型在线展示提供一定的技术支持。

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