用于優(yōu)化計算機圖形的多邊形簡化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及計算機圖形，并且更具體地涉及用于優(yōu)化三維圖形圖像的多邊形簡化的計算機實現(xiàn)的方法。本發(fā)明還涉及對應(yīng)的圖像處理設(shè)備和計算機程序產(chǎn)品。
[0002]發(fā)明背景
[0003]人工計算機圖形(CG)環(huán)境的創(chuàng)造和交互式可視化是計算機圖形領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。許多應(yīng)用諸如CAD、結(jié)構(gòu)走查、模擬、醫(yī)學(xué)可視化和包括交互式導(dǎo)航的計算機游戲，S卩，能夠圍繞計算機模型/場景以每秒超過10幀移動。
[0004]交互式計算機圖形領(lǐng)域內(nèi)的共同趨勢是增加CG數(shù)據(jù)集的量。大的CG數(shù)據(jù)集要求用于加速進(jìn)程的專用圖形系統(tǒng)。然而，現(xiàn)存的模型不能以交互式的速度渲染，即使是采用當(dāng)前高端的計算機硬件也不能以交互式速度渲染。計算機硬件的發(fā)展是不可能解決所描述的問題，因為CG數(shù)據(jù)的大小和二級計算機內(nèi)存的大小以比其相關(guān)的硬件的發(fā)展更快的速率增加。
[0005]CG數(shù)據(jù)往往采用三角網(wǎng)格來表示，或更普遍的采用多個多邊形表示。這些網(wǎng)格通常不是優(yōu)化的用于顯示或模擬性能。在大多數(shù)應(yīng)用中，初始網(wǎng)格經(jīng)常被優(yōu)化的版本取代，優(yōu)化的版本可以近似具有更少的面，或包含使它們更適合用于如上所提到的特定應(yīng)用的其它特性。
[0006]為了阻止計算速度下降，往往事先采用創(chuàng)建具有少量三角形/多邊形的三維GC數(shù)據(jù)的自動技術(shù)。然而，在采用多邊形簡化的自動過程時，有時發(fā)生不良的視覺誤差。通常，為特定的GC數(shù)據(jù)集負(fù)責(zé)的圖形設(shè)計者然后必須手動地做出合適的調(diào)整用于實現(xiàn)視覺上的吸引，但是仍然簡化多邊形。因此，將期望的是，允許多邊形簡化過程的進(jìn)一步自動化，降低成本并且可能地獲得更優(yōu)化的多邊形簡化的GC數(shù)據(jù)。
發(fā)明概要
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，以上至少部分由用于優(yōu)化初始的三維圖形圖像的多邊形簡化的計算機實現(xiàn)的方法緩解，該方法包括執(zhí)行第一多邊形簡化過程，產(chǎn)生是初始三維圖形圖像的多邊形簡化表示的第一三維圖形圖像，將第一三維圖形圖像與初始三維圖像學(xué)圖像進(jìn)行比較，基于第一三維圖像學(xué)圖像和初始三維圖形圖像之間的比較結(jié)果，確定視覺誤差，并且，如果視覺誤差度量在預(yù)定的誤差范圍之外，則執(zhí)行第二多邊形簡化過程，導(dǎo)致是初始三維圖形對象的多邊形簡化表示的第二三維圖形圖像。
[0008]借助于本發(fā)明，當(dāng)執(zhí)行多邊形簡化過程時，可能自動識別視覺誤差的出現(xiàn)，因此通過最小化用于實現(xiàn)例如可視化吸引產(chǎn)生的多邊形簡化的圖像所需的手動勞動的量導(dǎo)致減少成本的優(yōu)點。這是根據(jù)本發(fā)明，通過確定“原始”圖像和產(chǎn)生于初始多邊形簡化過程的圖像之間的差異來達(dá)到的。如果作為比較/確定結(jié)果的視覺誤差度量，超過(或是小于)預(yù)定的誤差范圍，對多邊形簡化過程(即，第二多邊形簡化過程)進(jìn)行修正用于再迭代多邊形簡化的目的，使得產(chǎn)生的圖像(例如，要在計算機屏幕上顯示的圖像)更好的匹配所期望的“質(zhì)量等級”。
[0009]應(yīng)該在本發(fā)明的上下文中理解的是，視覺誤差度量可以基于三維圖像的單個“視圖”也可以基于三維圖像的多個不同“視圖”。在三維圖像的多個視圖的情況下，該多個視圖可以例如合并到或累積到一個單個視圖無關(guān)的視覺誤差度量或針對三維圖像中的多個視圖中的每個(或至少一些)視圖用單獨的視圖相關(guān)的視覺誤差度量來表示。
[0010]誤差范圍可以例如基于所期望的產(chǎn)生圖像的視覺外觀，和/或與預(yù)定的多邊形簡化比例相組合(即，當(dāng)將初始圖像與關(guān)于多邊形的數(shù)量的產(chǎn)生的圖像進(jìn)行比較時)或與產(chǎn)生圖像的“多邊形規(guī)劃”相組合。
[0011]通常，初始的三維圖形圖像、第一三維圖形圖像和第二三維圖形圖像是包括形成3-D計算機圖形圖像的多個多邊形的多邊形圖像。如上所討論，三維計算機圖形可以例如用于關(guān)于實時可視化、計算機游戲、CAD相關(guān)的軟件等等。
[0012]此外，本發(fā)明的示例性優(yōu)點涉及在原始圖像和/或多邊形簡化的圖像內(nèi)精確定位“問題區(qū)域”的可能性。這樣的優(yōu)點提供了引入不精確和更快的視覺誤差度量的可能性，由此給出更快的迭代初始結(jié)果，該迭代初始結(jié)果則由選定的(即，第二)多邊形簡化過程的完整版本的多個通路進(jìn)一步精確。
[0013]在優(yōu)選的實施例中，第二多邊形簡化過程引入相較于第一多邊形簡化過程的更低級的多邊形簡化。
[0014]因此，如果視覺誤差度量超出預(yù)定的誤差范圍，則選擇第二多邊形簡化過程以不減少“硬”如使用第一多邊形簡化過程最初獲得的多邊形的數(shù)量。
[0015]然而，可替代的是，第二多邊形簡化過程可以代替地引入相較于第一多邊形簡化過程的更高等級的多邊形簡化。因此，相反地，如果所確定的視覺誤差度量被識別為小于所期望(或所預(yù)期的)的視覺誤差度量，則可以可能選擇配置為獲取更高等級的多邊形簡化(即，關(guān)于第二圖像與第一圖像進(jìn)行比較，產(chǎn)生更少的多邊形)的第二多邊形簡化過程。
[0016]基于以上所述，應(yīng)該理解的是(但不是必須的)，根據(jù)本發(fā)明的方法可以只執(zhí)行一次，或迭代多次。例如，如果第二圖像和初始的圖像之間的比較導(dǎo)致視覺誤差度量處于誤差范圍外，則可以對關(guān)于提供產(chǎn)生圖像的多邊形簡化過程的選擇/配置進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。
[0017]優(yōu)選的是，從多個預(yù)定的多邊形簡化過程中的一個預(yù)定的多邊形簡化過程選出第二多邊形簡化過程。在任何情況下，術(shù)語“多邊形簡化過程”應(yīng)該被廣義地解釋，例如，完全不同類型的多邊形簡化過程可以被應(yīng)用，以及允許特定的(例如專有的例子)多邊形簡化過程關(guān)于多邊形簡化的等級是可配置的。
[0018]在優(yōu)選的實施例中，該方法還包括將三維圖形圖像分割為多個部分，其中對三維圖形圖像的多個部分中的每個部分(并且可能對圖像的多個不同視圖)執(zhí)行視覺誤差度量的確定。在這樣的實施例中，三維圖形圖像，例如，作為初始的三維圖形圖像、第一三維圖形圖像和第二三維圖形圖像中的一個被細(xì)分為多個小部分，其中對小部分中的每個小部分確定視覺誤差度量。由此，則可以基于該特定部分的誤差的“嚴(yán)重性”以適合的方式進(jìn)行多邊形簡化過程的選擇，例如，可以針對圖像的兩個相鄰的布置部分選擇不同“類型”(或配置)的多邊形簡化過程?？梢詮膱D形圖像中選擇任何數(shù)量的部分。根據(jù)本發(fā)明，也可以(或替代地)基于“聚類技術(shù)”形成分段，其中“誤差區(qū)域”是基于相鄰的誤差而形成的。
[0019]在本發(fā)明的可能的實施例中，可以附加地可能地將視覺誤差度量提供給用戶，并且(然后)接收用戶所調(diào)整的視覺誤差度量，其中在執(zhí)行第二多邊形簡化過程之前執(zhí)行提供視覺誤差度量和接收用戶所調(diào)整的視覺誤差度量。
[0020]因此，通過這樣的附加，可以例如可能在執(zhí)行第二(調(diào)整的)多邊形簡化過程之前，例如，對執(zhí)行多邊形優(yōu)化過程的用戶可視化視覺誤差度量。這樣的可視化可以允許用戶例如對視覺誤差度量進(jìn)行手動的調(diào)整，因此提供了使用用戶預(yù)先的三維圖像的特定特征的知識(例如，在游戲或可以允許更高誤差的區(qū)域內(nèi)的未來布局)的可能性，因此進(jìn)一步優(yōu)化多邊形簡化過程。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于優(yōu)化三維圖形對象的多邊形簡化的圖形處理裝置，其包括用于執(zhí)行第一多邊形簡化過程、產(chǎn)生是初始的三維圖形圖像的多邊形簡化的表示的第一三維圖形圖像的裝置，用于將第一三維圖形圖像和初始的三維圖形圖像進(jìn)行比較的裝置，用于基于第一三維圖形圖像和初始的三維圖形圖像之間的比較結(jié)果確定視覺誤差度量的裝置，以及如果視覺誤差度量在預(yù)定的誤差范圍外，用于執(zhí)行第二多邊形簡化過程、產(chǎn)生是初始的三維圖形對象的多邊形簡化的表示的第二三維圖形圖像的裝置。本發(fā)明的該方面提供如上所討論的相似的優(yōu)點。
[0022]在實施例中，圖像處理設(shè)備還被配置為允許初始的三維圖形圖像、第一三維圖形圖像或第二三維圖形圖像中的至少一個顯示在計算機屏幕上。
[0023]本發(fā)明優(yōu)選地提供存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)上的程序，該程序引起計算機執(zhí)行如上所討論的圖像處理方法。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種包括計算機可讀介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品，在該計算機可讀介質(zhì)上存儲著用于控制被配置為用于優(yōu)化三維圖形對象的多邊形簡化的圖像處理設(shè)備的計算機程序模塊，其中，計算機程序產(chǎn)品包括用于執(zhí)行第一多邊形簡化過程、產(chǎn)生是初始三維圖形圖像的多邊形簡化表示的第一三維圖形圖像的代碼，用于將第一三維圖形圖像和初始三維圖形圖像進(jìn)行比較的代碼，用于基于第一三維圖形圖像和初始三維圖形圖像之間的比較結(jié)果確定視覺誤差度量的代碼，以及如果視覺誤差度量在預(yù)定的誤差范圍外，用于執(zhí)行第二多邊形簡化過程、產(chǎn)生是初始的三維圖形對象的多邊形簡化表示的第二三維圖形圖像的代碼。本發(fā)明的該方面也提供如上所述的關(guān)于本發(fā)明的先前方面的類似的優(yōu)點。
[0025]圖像處理設(shè)備優(yōu)選的是服務(wù)器、通用計算機、微型處理器或任何其他類型的計算設(shè)備。相似地，計算機可讀介質(zhì)可以是任何類