虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用 課件

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用第一講：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論

VR的概念和發(fā)展VR系統(tǒng)的硬件組成VR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)VR的研究?jī)?nèi)容增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）VR應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)第一講：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論VR的概念和發(fā)展（一）VR的概念和發(fā)展

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提出1965年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的奠基者IvanSutherland發(fā)表了“TheUltimateDisplay”論文，提出了一種全新的圖形顯示技術(shù)。他在論文中提出使觀察者直接沉浸在計(jì)算機(jī)生成的三維世界中，而不是通過(guò)窗戶（計(jì)算機(jī)屏幕）來(lái)觀察。１）觀察者自然地轉(zhuǎn)動(dòng)頭部和身體，他看到的場(chǎng)景就實(shí)時(shí)地發(fā)生變化。２）觀察者能夠以自然的方式直接與虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作，觸摸它們，感覺(jué)它們，并能聽(tīng)到虛擬世界的三維空間聲音。（一）VR的概念和發(fā)展

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提出（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的狹義解釋虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)不同的人的有不同的含義。比較狹義的解釋是：虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的、可交互的仿真環(huán)境。該虛擬環(huán)境具有以下三個(gè)特點(diǎn)：1）該環(huán)境將向介入者（人）提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種感官刺激。2）該環(huán)境應(yīng)給人以一種身臨其境的沉浸感。3）人能以自然的方式與該環(huán)境中的一些對(duì)象進(jìn)行交互操作，既不使用鍵盤鼠標(biāo)等常規(guī)輸入設(shè)備，而強(qiáng)調(diào)使用手勢(shì)（數(shù)據(jù)手套）、體勢(shì)（數(shù)據(jù)衣服）和自然語(yǔ)言等自然方式的交互操作。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的狹義解釋（3）一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（3）一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（4）虛擬現(xiàn)實(shí)的廣義解釋虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的給人以沉浸感的虛擬環(huán)境。（4）虛擬現(xiàn)實(shí)的廣義解釋虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的給人以沉浸感（5）虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型

感官刺激信號(hào)

反應(yīng)動(dòng)作感知系統(tǒng)介入者反應(yīng)系統(tǒng)虛擬世界（環(huán)境）（5）虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型感知系統(tǒng)虛擬（6）虛擬環(huán)境系統(tǒng)提供的各種感官刺激視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)嗅覺(jué)味覺(jué)觸覺(jué)（觸覺(jué)，力覺(jué)）身體感覺(jué)（6）虛擬環(huán)境系統(tǒng)提供的各種感官刺激視覺(jué)（7）虛擬環(huán)境中用戶的動(dòng)作檢測(cè)和設(shè)備用戶反應(yīng)動(dòng)作檢測(cè)設(shè)備

頭部運(yùn)動(dòng)頭部跟蹤裝置肢體或軀體運(yùn)動(dòng)跟蹤器，力反饋裝置，空間球手指運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)手套，按鈕裝置，操縱感眼球運(yùn)動(dòng)眼球跟蹤器語(yǔ)言語(yǔ)音識(shí)別裝置受力帶力傳感器的力反饋裝置（7）虛擬環(huán)境中用戶的動(dòng)作檢測(cè)和設(shè)備（8）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程1965年IvanSutherland博士提出“TheUltimateDisplay”概念，1968年他研制成功頭盔式顯示器（HMD）70年代以來(lái)圖形學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是90年代，可以實(shí)時(shí)顯示復(fù)雜場(chǎng)景軍方飛行模擬器的研制和發(fā)展對(duì)VR的推動(dòng)1984年美國(guó)NASA的AMES中心研制成功VIVD系統(tǒng)，以及1986年的VIEW項(xiàng)目1992年美國(guó)NSF召開(kāi)VR研討會(huì)其他國(guó)際會(huì)議（IEEEVR；ACMVRST等），VR專著以及各種研究成果（8）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程1965年IvanSutherl

（二）VR系統(tǒng)的典型設(shè)備和環(huán)境

顯示和觀察設(shè)備 沉浸式現(xiàn)實(shí)設(shè)備非沉浸式顯示設(shè)備交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套（輸入手的各種姿勢(shì)）三維鼠標(biāo)游戲桿傳感設(shè)備數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)衣位置跟蹤裝置三維立體聲系統(tǒng)三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備

（二）VR系統(tǒng)的典型設(shè)備和環(huán)境

顯示和觀察設(shè)備（1）顯示和觀察設(shè)備產(chǎn)生沉浸感的方法和裝置1.頭盔式顯示器2.快速響應(yīng)的工作平臺(tái)3.大屏幕投影洞穴狀的投影屏幕（CAVE）

圓柱型的投影屏幕由矩形塊拼接構(gòu)成的投影屏幕4.全景圖5.可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕6.具有三維空間感的聲音（1）顯示和觀察設(shè)備產(chǎn)生沉浸感的方法和裝置頭盔式顯示器的特點(diǎn)用戶帶著頭盔。雙眼看到不同的圖象。跟蹤器跟蹤頭的方向。具有看穿功能（see-through)的頭盔顯示器頭盔式顯示器的特點(diǎn)用戶帶著頭盔。具有看穿功能（see-thr

快速響應(yīng)的工作平臺(tái)快速響洞穴狀的投影屏幕（CAVE）洞穴狀的投影屏幕（CAVE）

安裝在浙江大學(xué)的CAVE安裝在浙江大學(xué)的CAVECAVE示意圖CAVE示意圖

圓柱型的投影屏幕圓柱型的投影屏幕

由矩形塊拼接構(gòu)成的投影屏幕由矩形塊拼接構(gòu)成的投影屏幕全景圖全景圖可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕的改進(jìn)可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕的改進(jìn)（2）交互設(shè)備力反饋設(shè)備：（2）交互設(shè)備力反饋設(shè)備：數(shù)據(jù)手套(cyberglove)：數(shù)據(jù)手套(cyberglove)：三維鼠標(biāo)三維鼠標(biāo)（3）三維聲音系統(tǒng)聲音在VR中的作用：1）增強(qiáng)空間信息，尤其是當(dāng)空間超出了視域范圍。2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的聲音能傳遞對(duì)象的屬性信息。3）聲音是用戶和虛擬環(huán)境的另一種交互方法。（3）三維聲音系統(tǒng)聲音在VR中的作用：（4）三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)的獲取：三維掃描儀動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的獲?。哼\(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備用多攝像機(jī)實(shí)時(shí)重構(gòu)三維數(shù)據(jù)（4）三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)的獲取：三維掃描儀(來(lái)自cyberware公司）三維掃描儀(來(lái)自cyberwa有多個(gè)攝像頭的三維實(shí)時(shí)重構(gòu)有多個(gè)攝像頭的三維實(shí)時(shí)重構(gòu)

（4）基于圖片的三維重建（4）基于圖片的三維重建基于圖片的三維重建基于圖片的三維重建（三）VR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（1）非分布式VR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)會(huì)話管理應(yīng)用進(jìn)程設(shè)備服務(wù)器（三）VR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（1）非分布式VR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)會(huì)話管（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DVR）的結(jié)構(gòu)1）數(shù)據(jù)模型

集中式結(jié)構(gòu)*結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

*實(shí)現(xiàn)比較容易

*對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信帶寬有較高的要求*中心服務(wù)器往往會(huì)成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸復(fù)制式結(jié)構(gòu)*所需網(wǎng)絡(luò)帶寬較小*交互式響應(yīng)效果好

*比集中式結(jié)構(gòu)復(fù)雜*維護(hù)多個(gè)備份的信息或狀態(tài)一致性比較困難

（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DVR）的結(jié)構(gòu)1

2）基于分布仿真（DS）模型的VR系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

計(jì)算幾何模型展示用戶交互

智能代理圖基于DS模型的VR系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)2）基于分布仿真（DS）模型的VR系統(tǒng)

3）DVR系統(tǒng)的通用參考結(jié)構(gòu)模型3）DVR系統(tǒng)的通用參考結(jié)構(gòu)模型（四）VR的研究?jī)?nèi)容（四）VR的研究?jī)?nèi)容（1）研究?jī)?nèi)容的多種分類技術(shù)/應(yīng)用:層面*虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身*虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)軟硬件層面*虛擬現(xiàn)實(shí)硬件技術(shù)*虛擬現(xiàn)實(shí)軟件技術(shù)技術(shù)層面*建模（場(chǎng)景（基于：幾何/圖象），聽(tīng)覺(jué)，行為等）*繪制（圖形，聲音，力覺(jué)）*交互（人-機(jī)交互；人-人交互）

（1）研究?jī)?nèi)容的多種分類技術(shù)/應(yīng)用:層面

（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)(DistributedVirtualReality,DVR)

在DVR系統(tǒng)中，位于不同物理位置的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬環(huán)境通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)結(jié)，進(jìn)行信息共享和交互DVR系統(tǒng)或工具的開(kāi)發(fā)涉及多個(gè)領(lǐng)域

*虛擬現(xiàn)實(shí) *分布式系統(tǒng)*實(shí)時(shí)圖形繪制技術(shù)*異步系統(tǒng)設(shè)計(jì)*數(shù)據(jù)庫(kù) *用戶界面設(shè)計(jì)

（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)(Distri

DVR的實(shí)例

DVR的實(shí)例（3）實(shí)時(shí)繪制技術(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)化快速消隱紋理化對(duì)象限時(shí)繪制（3）實(shí)時(shí)繪制技術(shù)（五）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)允許用戶看到真實(shí)世界，并且把虛擬對(duì)象疊加在真實(shí)世界之上。（五）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)允許用戶看到真實(shí)世界，并且把虛擬對(duì)象疊（1）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定義真實(shí)世界和虛擬世界融為一體的系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)人-機(jī)交互功能真實(shí)世界和虛擬世界是在三維空間上整合的。（2）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)聚焦和對(duì)比度系統(tǒng)的可移動(dòng)性整合技術(shù)實(shí)時(shí)高精度傳感器（1）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定義真實(shí)世界和虛擬世界融為一體的系統(tǒng)（六）虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用*應(yīng)用（一）虛擬戰(zhàn)場(chǎng)核爆炸、戰(zhàn)略導(dǎo)彈的虛擬殺傷虛擬飛行/駕駛虛擬建筑漫游虛擬風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造（六）虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用*應(yīng)用（一）戰(zhàn)場(chǎng)仿真戰(zhàn)場(chǎng)仿真虛擬駕駛模擬虛擬駕駛模擬虛擬建筑漫游虛擬建筑漫游*應(yīng)用（二）虛擬課堂虛擬手術(shù)和遠(yuǎn)程手術(shù)城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)的虛擬演示虛擬商店、虛擬旅游、虛擬劇場(chǎng)虛擬體育仿真虛擬文化遺產(chǎn)保護(hù)（虛擬博物館）*應(yīng)用（二）虛擬手術(shù)虛擬手術(shù)虛擬故宮漫游虛擬故宮漫游虛擬博物館虛擬博物館虛擬體操訓(xùn)練系統(tǒng)

（SheffieldHallamUniversity）虛擬體操訓(xùn)練系統(tǒng)

（SheffieldHallamUni虛擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)

（ReebokSportsClubinNewYorkCity）虛擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)

（ReebokSportsClubi其他例子其他例子PCCLUSTER

PCCLUSTER（七）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)（1）虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的發(fā)展趨勢(shì)1）正在大力發(fā)展基于PC的低價(jià)格的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)2）基于多個(gè)視頻輸入的系統(tǒng)受到重視。例如：由多個(gè)攝像頭組成的跟蹤器,由多個(gè)攝像頭組成的三維重構(gòu)系統(tǒng)等。（七）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)（1）虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的發(fā)展趨勢(shì)（2）虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的發(fā)展發(fā)展特點(diǎn)：1）非常規(guī)的輸入設(shè)備在主流的操作系統(tǒng)中不被支持。2）管理不同的輸入的工具包正在出現(xiàn)。軟件資源：VRJuggler開(kāi)放源代碼，其功能類似CAVElib。具有輸入和顯示功能。輸入層不支持手勢(shì)識(shí)別。設(shè)計(jì)者有雄心打算將其發(fā)展成一個(gè)操作系統(tǒng)。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的發(fā)展發(fā)展特點(diǎn)：（3）虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的發(fā)展1）網(wǎng)絡(luò)化==》網(wǎng)絡(luò)VR2）單投影應(yīng)用==》多投影應(yīng)用3）智能化==》智能虛擬環(huán)境4）虛擬現(xiàn)實(shí)==》增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，混合現(xiàn)實(shí)5）應(yīng)用向各個(gè)行業(yè)擴(kuò)展：

*與商業(yè)結(jié)合==》虛擬商城*與體育結(jié)合==》虛擬體育仿真。。。。

最終形成網(wǎng)絡(luò)化的虛擬社會(huì)。

（3）虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的發(fā)展1）網(wǎng)絡(luò)化==》網(wǎng)絡(luò)VR第二講實(shí)時(shí)圖形繪制技術(shù)圖形繪制流水線網(wǎng)格簡(jiǎn)化快速消隱紋理映射IBR&IBM第二講實(shí)時(shí)圖形繪制技術(shù)圖形繪制流水線真實(shí)感圖形生成的步驟場(chǎng)景造型取景變換、透視投影視域裁剪、消除隱藏面光亮度計(jì)算真實(shí)感圖形生成的步驟場(chǎng)景造型典型三維圖形系統(tǒng)的繪制流水線典型三維圖形系統(tǒng)的繪制流水線虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件OpenGL繪制流水線OpenGL繪制流水線計(jì)算機(jī)成像過(guò)程與照相過(guò)程的類比計(jì)算機(jī)成像過(guò)程與照相過(guò)程的類比虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件影響圖形繪制性能的因素幾何復(fù)雜度光照模型復(fù)雜度紋理映射 問(wèn)題：如何提高繪制速度？針對(duì)不同的因素采取不同的方法。影響圖形繪制性能的因素幾何復(fù)雜度降低場(chǎng)景幾何復(fù)雜度場(chǎng)景簡(jiǎn)化和網(wǎng)格多分辨表示快速消隱基于BSP樹(shù)的繪制紋理映射技術(shù)基于圖象的繪制降低場(chǎng)景幾何復(fù)雜度場(chǎng)景簡(jiǎn)化和網(wǎng)格多分辨表示網(wǎng)格簡(jiǎn)化技術(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)化網(wǎng)格簡(jiǎn)化技術(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)化層次細(xì)節(jié)模型:

在大規(guī)模的虛擬環(huán)境中，很多對(duì)象很小，獲距離視點(diǎn)很遠(yuǎn)。按透視規(guī)律，在屏幕上只占很小的圖象區(qū)域。為了更好地利用這一特點(diǎn)，一個(gè)對(duì)象應(yīng)該用多層次細(xì)節(jié)表示。在交互繪制過(guò)程中，使用簡(jiǎn)單的對(duì)象的表示可以提高幀速率?根據(jù)觀察者的心理、生理特點(diǎn)和場(chǎng)景畫面限時(shí)計(jì)算的要求，在視覺(jué)等價(jià)的前提下，對(duì)要繪制的復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行簡(jiǎn)化,生成可表達(dá)不同層次細(xì)節(jié)的場(chǎng)景模型。?

在多層次細(xì)節(jié)建模和三角形網(wǎng)格簡(jiǎn)化方面，我們?cè)O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一系列新的算法，并提出了新的控制全局誤差和局部誤差的方法。層次細(xì)節(jié)模型:LoD網(wǎng)格-1基于頂點(diǎn)刪除的三角形網(wǎng)格模型簡(jiǎn)化Schroeder1992基于距離準(zhǔn)則的頂點(diǎn)刪除，頂點(diǎn)移去留下的空洞由一個(gè)局部的三角面片機(jī)制重新生成新的三角面片?；谥匦聞澐值亩噙呅尉W(wǎng)格模型簡(jiǎn)化Turk1992引入新的頂點(diǎn)來(lái)優(yōu)化三角形網(wǎng)格，生成新的幾何模型。新的頂點(diǎn)均勻地分布在原對(duì)象表面。原來(lái)的頂點(diǎn)被逐步移去，表面進(jìn)行局部的三角化，以最好地滿足對(duì)象表面的連續(xù)性。整體網(wǎng)格優(yōu)化算法，全局能量?jī)?yōu)化方程Hoppe1993基于表面重構(gòu)的三角網(wǎng)格簡(jiǎn)化方法。它引入了一種新的能量公式來(lái)建模多邊形簡(jiǎn)化以及與簡(jiǎn)化模型與原模型的相似度。用能量函數(shù)來(lái)衡量原網(wǎng)格模型與簡(jiǎn)化模型的變形程度。算法可以找到使變形最小的優(yōu)化的頂點(diǎn)分布。LoD網(wǎng)格-1基于頂點(diǎn)刪除的三角形網(wǎng)格模型簡(jiǎn)化LoD網(wǎng)格-2基于頂點(diǎn)聚類的網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法Rossignac1993不考慮輸入模型和輸出模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。結(jié)果，算法對(duì)于退化的輸入數(shù)據(jù)具有很好的魯棒性，對(duì)任意類型的幾何數(shù)據(jù)都可以得到很高的壓縮比。缺點(diǎn)是，簡(jiǎn)化模型的人工痕跡嚴(yán)重，模型的局部特征保持不好。不同的選擇準(zhǔn)則來(lái)選取那些聚類的頂點(diǎn)。Rssignac提出了一種簡(jiǎn)單有效的一致量化方法。Schaufler則采用了分層的聚類方法。邊折疊與視點(diǎn)有關(guān)的累進(jìn)網(wǎng)格Hoppe1997基于邊折疊操作，產(chǎn)生一個(gè)無(wú)損的，連續(xù)分辨率的三角網(wǎng)格。簡(jiǎn)化表示通過(guò)一系列重復(fù)的邊折疊操作產(chǎn)生，很容易轉(zhuǎn)換為遞進(jìn)的重構(gòu)過(guò)程。LoD網(wǎng)格-2基于頂點(diǎn)聚類的網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法LoD簡(jiǎn)化網(wǎng)格的一些評(píng)價(jià)參數(shù)網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法的魯棒性簡(jiǎn)化網(wǎng)格的生成和解析速度簡(jiǎn)化后的對(duì)象shape是否保持不變簡(jiǎn)化后的網(wǎng)格是否保持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變LoD簡(jiǎn)化網(wǎng)格的一些評(píng)價(jià)參數(shù)網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法的魯棒性LoD幾何模型傳統(tǒng)的網(wǎng)格的表示 數(shù)據(jù)量龐大，不易于存儲(chǔ)﹑傳輸--實(shí)時(shí)性很多情況下，我們并不需要一個(gè)對(duì)物體的細(xì)節(jié)刻畫得很詳細(xì)的模型 較遠(yuǎn)或物體在運(yùn)動(dòng)--較粗糙網(wǎng)格 物體較近或物體靜止--精細(xì)網(wǎng)格

LoD幾何模型傳統(tǒng)的網(wǎng)格的表示虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件基于視點(diǎn)的網(wǎng)格簡(jiǎn)化基于視點(diǎn)的網(wǎng)格簡(jiǎn)化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件快速消隱技術(shù)視見(jiàn)體裁減背面提出遮擋剔除(OcclusionCulling)快速消隱技術(shù)視見(jiàn)體裁減遮擋剔除(OcclusionCulling)遮擋剔除(OcclusionCulling)快速消隱的例子快速消隱的例子基于BSP樹(shù)的場(chǎng)景繪制技術(shù)BSP樹(shù)方式的場(chǎng)景組織BSP樹(shù)的遍歷基于BSP樹(shù)的場(chǎng)景繪制技術(shù)BSP樹(shù)方式的場(chǎng)景組織紋理映射基本思想：實(shí)際紋理非常復(fù)雜，難以解析描述。采用圖象來(lái)描述表面紋理細(xì)節(jié)。

IBMR(Image-basedModelingandRendering)關(guān)鍵問(wèn)題：如何在光照明模型中融入紋理的描述？如何將紋理繪制在景物表面上？紋理映射基本思想：光亮度計(jì)算1．依據(jù)：光照明模型局部光照明模型：朗伯模型、Phong模型整體光照明模型：Whitted模型，光能輻射度方程（隱式）追求目標(biāo)：光照效果的真實(shí)感光亮度計(jì)算1．依據(jù)：光照明模型2．計(jì)算方法：繪制算法掃描線方法光線跟蹤方法光能輻射度方法追求目標(biāo)：畫面生成的實(shí)時(shí)性

2．計(jì)算方法：繪制算法紋理映射的基本原理紋理生成過(guò)程實(shí)質(zhì)上是將所定義的紋理映射為反映某種三維景物表面的屬性，并參與后續(xù)的光照明計(jì)算。 表面屬性：與光照明模型及表面幾何有關(guān)的各種參數(shù)，如表面法向、漫/鏡面反射率等。紋理映射的基本原理紋理生成過(guò)程實(shí)質(zhì)上是將所定義的紋理映射的實(shí)現(xiàn)：交互確定紋理屬性參數(shù)不再是常數(shù)，逐點(diǎn)變化建立紋理空間與景物空間及景物空間與屏幕空間之間的映射關(guān)系：M:ObjectSpace→TextureSpaceT:ScreenSpace→ObjectSpaceIlocal=kaIa+kd(N?L)+ks(N?H)nI=Ilocal+sIs+tIt紋理映射的實(shí)現(xiàn)：交互確定紋理屬性Ilocal=kaIa+虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件景物表面的紋理屬性主要有以下幾種：（1）表面顏色,即表面的漫反射率；（2）鏡面反射分量,即表面的鏡面反射率（3）透明度；（4）表面法向,即撓動(dòng)表面法向來(lái)產(chǎn)生表面的凹凸紋理；（5）環(huán)境的漫反射和鏡面反射效果；（6）光源強(qiáng)度和色彩分布。景物表面的紋理屬性主要有以下幾種：基于圖象的建模與繪制基于圖象的建模－IBM基于圖象的繪制－IBR基于圖象的建模與繪制基于圖象的建模－IBM基于圖象的三維重建基于圖象的三維重建基于圖片的三維重建基于圖片的三維重建基于圖象的繪制－IBR基于立體視覺(jué)的方法基于視圖插值的方法基于拼圖和分層的方法基于全視函數(shù)的方法基于圖象的繪制－IBR基于立體視覺(jué)的方法基于全景圖的繪制算法基于全景圖的繪制算法虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用第一講：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論

VR的概念和發(fā)展VR系統(tǒng)的硬件組成VR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)VR的研究?jī)?nèi)容增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）VR應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)第一講：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論VR的概念和發(fā)展（一）VR的概念和發(fā)展

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提出1965年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的奠基者IvanSutherland發(fā)表了“TheUltimateDisplay”論文，提出了一種全新的圖形顯示技術(shù)。他在論文中提出使觀察者直接沉浸在計(jì)算機(jī)生成的三維世界中，而不是通過(guò)窗戶（計(jì)算機(jī)屏幕）來(lái)觀察。１）觀察者自然地轉(zhuǎn)動(dòng)頭部和身體，他看到的場(chǎng)景就實(shí)時(shí)地發(fā)生變化。２）觀察者能夠以自然的方式直接與虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作，觸摸它們，感覺(jué)它們，并能聽(tīng)到虛擬世界的三維空間聲音。（一）VR的概念和發(fā)展

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提出（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的狹義解釋虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)不同的人的有不同的含義。比較狹義的解釋是：虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的、可交互的仿真環(huán)境。該虛擬環(huán)境具有以下三個(gè)特點(diǎn)：1）該環(huán)境將向介入者（人）提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種感官刺激。2）該環(huán)境應(yīng)給人以一種身臨其境的沉浸感。3）人能以自然的方式與該環(huán)境中的一些對(duì)象進(jìn)行交互操作，既不使用鍵盤鼠標(biāo)等常規(guī)輸入設(shè)備，而強(qiáng)調(diào)使用手勢(shì)（數(shù)據(jù)手套）、體勢(shì)（數(shù)據(jù)衣服）和自然語(yǔ)言等自然方式的交互操作。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的狹義解釋（3）一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（3）一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（4）虛擬現(xiàn)實(shí)的廣義解釋虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的給人以沉浸感的虛擬環(huán)境。（4）虛擬現(xiàn)實(shí)的廣義解釋虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的給人以沉浸感（5）虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型

感官刺激信號(hào)

反應(yīng)動(dòng)作感知系統(tǒng)介入者反應(yīng)系統(tǒng)虛擬世界（環(huán)境）（5）虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型感知系統(tǒng)虛擬（6）虛擬環(huán)境系統(tǒng)提供的各種感官刺激視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)嗅覺(jué)味覺(jué)觸覺(jué)（觸覺(jué)，力覺(jué)）身體感覺(jué)（6）虛擬環(huán)境系統(tǒng)提供的各種感官刺激視覺(jué)（7）虛擬環(huán)境中用戶的動(dòng)作檢測(cè)和設(shè)備用戶反應(yīng)動(dòng)作檢測(cè)設(shè)備

頭部運(yùn)動(dòng)頭部跟蹤裝置肢體或軀體運(yùn)動(dòng)跟蹤器，力反饋裝置，空間球手指運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)手套，按鈕裝置，操縱感眼球運(yùn)動(dòng)眼球跟蹤器語(yǔ)言語(yǔ)音識(shí)別裝置受力帶力傳感器的力反饋裝置（7）虛擬環(huán)境中用戶的動(dòng)作檢測(cè)和設(shè)備（8）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程1965年IvanSutherland博士提出“TheUltimateDisplay”概念，1968年他研制成功頭盔式顯示器（HMD）70年代以來(lái)圖形學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是90年代，可以實(shí)時(shí)顯示復(fù)雜場(chǎng)景軍方飛行模擬器的研制和發(fā)展對(duì)VR的推動(dòng)1984年美國(guó)NASA的AMES中心研制成功VIVD系統(tǒng)，以及1986年的VIEW項(xiàng)目1992年美國(guó)NSF召開(kāi)VR研討會(huì)其他國(guó)際會(huì)議（IEEEVR；ACMVRST等），VR專著以及各種研究成果（8）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程1965年IvanSutherl

（二）VR系統(tǒng)的典型設(shè)備和環(huán)境

顯示和觀察設(shè)備 沉浸式現(xiàn)實(shí)設(shè)備非沉浸式顯示設(shè)備交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套（輸入手的各種姿勢(shì)）三維鼠標(biāo)游戲桿傳感設(shè)備數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)衣位置跟蹤裝置三維立體聲系統(tǒng)三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備

（二）VR系統(tǒng)的典型設(shè)備和環(huán)境

顯示和觀察設(shè)備（1）顯示和觀察設(shè)備產(chǎn)生沉浸感的方法和裝置1.頭盔式顯示器2.快速響應(yīng)的工作平臺(tái)3.大屏幕投影洞穴狀的投影屏幕（CAVE）

圓柱型的投影屏幕由矩形塊拼接構(gòu)成的投影屏幕4.全景圖5.可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕6.具有三維空間感的聲音（1）顯示和觀察設(shè)備產(chǎn)生沉浸感的方法和裝置頭盔式顯示器的特點(diǎn)用戶帶著頭盔。雙眼看到不同的圖象。跟蹤器跟蹤頭的方向。具有看穿功能（see-through)的頭盔顯示器頭盔式顯示器的特點(diǎn)用戶帶著頭盔。具有看穿功能（see-thr

快速響應(yīng)的工作平臺(tái)快速響洞穴狀的投影屏幕（CAVE）洞穴狀的投影屏幕（CAVE）

安裝在浙江大學(xué)的CAVE安裝在浙江大學(xué)的CAVECAVE示意圖CAVE示意圖

圓柱型的投影屏幕圓柱型的投影屏幕

由矩形塊拼接構(gòu)成的投影屏幕由矩形塊拼接構(gòu)成的投影屏幕全景圖全景圖可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕的改進(jìn)可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕的改進(jìn)（2）交互設(shè)備力反饋設(shè)備：（2）交互設(shè)備力反饋設(shè)備：數(shù)據(jù)手套(cyberglove)：數(shù)據(jù)手套(cyberglove)：三維鼠標(biāo)三維鼠標(biāo)（3）三維聲音系統(tǒng)聲音在VR中的作用：1）增強(qiáng)空間信息，尤其是當(dāng)空間超出了視域范圍。2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的聲音能傳遞對(duì)象的屬性信息。3）聲音是用戶和虛擬環(huán)境的另一種交互方法。（3）三維聲音系統(tǒng)聲音在VR中的作用：（4）三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)的獲取：三維掃描儀動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的獲?。哼\(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備用多攝像機(jī)實(shí)時(shí)重構(gòu)三維數(shù)據(jù)（4）三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)的獲?。喝S掃描儀(來(lái)自cyberware公司）三維掃描儀(來(lái)自cyberwa有多個(gè)攝像頭的三維實(shí)時(shí)重構(gòu)有多個(gè)攝像頭的三維實(shí)時(shí)重構(gòu)

（4）基于圖片的三維重建（4）基于圖片的三維重建基于圖片的三維重建基于圖片的三維重建（三）VR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（1）非分布式VR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)會(huì)話管理應(yīng)用進(jìn)程設(shè)備服務(wù)器（三）VR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（1）非分布式VR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)會(huì)話管（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DVR）的結(jié)構(gòu)1）數(shù)據(jù)模型

集中式結(jié)構(gòu)*結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

*實(shí)現(xiàn)比較容易

*對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信帶寬有較高的要求*中心服務(wù)器往往會(huì)成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸復(fù)制式結(jié)構(gòu)*所需網(wǎng)絡(luò)帶寬較小*交互式響應(yīng)效果好

*比集中式結(jié)構(gòu)復(fù)雜*維護(hù)多個(gè)備份的信息或狀態(tài)一致性比較困難

（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DVR）的結(jié)構(gòu)1

2）基于分布仿真（DS）模型的VR系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

計(jì)算幾何模型展示用戶交互

智能代理圖基于DS模型的VR系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)2）基于分布仿真（DS）模型的VR系統(tǒng)

3）DVR系統(tǒng)的通用參考結(jié)構(gòu)模型3）DVR系統(tǒng)的通用參考結(jié)構(gòu)模型（四）VR的研究?jī)?nèi)容（四）VR的研究?jī)?nèi)容（1）研究?jī)?nèi)容的多種分類技術(shù)/應(yīng)用:層面*虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身*虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)軟硬件層面*虛擬現(xiàn)實(shí)硬件技術(shù)*虛擬現(xiàn)實(shí)軟件技術(shù)技術(shù)層面*建模（場(chǎng)景（基于：幾何/圖象），聽(tīng)覺(jué)，行為等）*繪制（圖形，聲音，力覺(jué)）*交互（人-機(jī)交互；人-人交互）

（1）研究?jī)?nèi)容的多種分類技術(shù)/應(yīng)用:層面

（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)(DistributedVirtualReality,DVR)

在DVR系統(tǒng)中，位于不同物理位置的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬環(huán)境通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)結(jié)，進(jìn)行信息共享和交互DVR系統(tǒng)或工具的開(kāi)發(fā)涉及多個(gè)領(lǐng)域

*虛擬現(xiàn)實(shí) *分布式系統(tǒng)*實(shí)時(shí)圖形繪制技術(shù)*異步系統(tǒng)設(shè)計(jì)*數(shù)據(jù)庫(kù) *用戶界面設(shè)計(jì)

（2）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)(Distri

DVR的實(shí)例

DVR的實(shí)例（3）實(shí)時(shí)繪制技術(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)化快速消隱紋理化對(duì)象限時(shí)繪制（3）實(shí)時(shí)繪制技術(shù)（五）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)允許用戶看到真實(shí)世界，并且把虛擬對(duì)象疊加在真實(shí)世界之上。（五）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)允許用戶看到真實(shí)世界，并且把虛擬對(duì)象疊（1）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定義真實(shí)世界和虛擬世界融為一體的系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)人-機(jī)交互功能真實(shí)世界和虛擬世界是在三維空間上整合的。（2）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)聚焦和對(duì)比度系統(tǒng)的可移動(dòng)性整合技術(shù)實(shí)時(shí)高精度傳感器（1）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的定義真實(shí)世界和虛擬世界融為一體的系統(tǒng)（六）虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用*應(yīng)用（一）虛擬戰(zhàn)場(chǎng)核爆炸、戰(zhàn)略導(dǎo)彈的虛擬殺傷虛擬飛行/駕駛虛擬建筑漫游虛擬風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造（六）虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用*應(yīng)用（一）戰(zhàn)場(chǎng)仿真戰(zhàn)場(chǎng)仿真虛擬駕駛模擬虛擬駕駛模擬虛擬建筑漫游虛擬建筑漫游*應(yīng)用（二）虛擬課堂虛擬手術(shù)和遠(yuǎn)程手術(shù)城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)的虛擬演示虛擬商店、虛擬旅游、虛擬劇場(chǎng)虛擬體育仿真虛擬文化遺產(chǎn)保護(hù)（虛擬博物館）*應(yīng)用（二）虛擬手術(shù)虛擬手術(shù)虛擬故宮漫游虛擬故宮漫游虛擬博物館虛擬博物館虛擬體操訓(xùn)練系統(tǒng)

（SheffieldHallamUniversity）虛擬體操訓(xùn)練系統(tǒng)

（SheffieldHallamUni虛擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)

（ReebokSportsClubinNewYorkCity）虛擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)

（ReebokSportsClubi其他例子其他例子PCCLUSTER

PCCLUSTER（七）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)（1）虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的發(fā)展趨勢(shì)1）正在大力發(fā)展基于PC的低價(jià)格的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)2）基于多個(gè)視頻輸入的系統(tǒng)受到重視。例如：由多個(gè)攝像頭組成的跟蹤器,由多個(gè)攝像頭組成的三維重構(gòu)系統(tǒng)等。（七）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)（1）虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的發(fā)展趨勢(shì)（2）虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的發(fā)展發(fā)展特點(diǎn)：1）非常規(guī)的輸入設(shè)備在主流的操作系統(tǒng)中不被支持。2）管理不同的輸入的工具包正在出現(xiàn)。軟件資源：VRJuggler開(kāi)放源代碼，其功能類似CAVElib。具有輸入和顯示功能。輸入層不支持手勢(shì)識(shí)別。設(shè)計(jì)者有雄心打算將其發(fā)展成一個(gè)操作系統(tǒng)。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的發(fā)展發(fā)展特點(diǎn)：（3）虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的發(fā)展1）網(wǎng)絡(luò)化==》網(wǎng)絡(luò)VR2）單投影應(yīng)用==》多投影應(yīng)用3）智能化==》智能虛擬環(huán)境4）虛擬現(xiàn)實(shí)==》增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，混合現(xiàn)實(shí)5）應(yīng)用向各個(gè)行業(yè)擴(kuò)展：

*與商業(yè)結(jié)合==》虛擬商城*與體育結(jié)合==》虛擬體育仿真。。。。

最終形成網(wǎng)絡(luò)化的虛擬社會(huì)。

（3）虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的發(fā)展1）網(wǎng)絡(luò)化==》網(wǎng)絡(luò)VR第二講實(shí)時(shí)圖形繪制技術(shù)圖形繪制流水線網(wǎng)格簡(jiǎn)化快速消隱紋理映射IBR&IBM第二講實(shí)時(shí)圖形繪制技術(shù)圖形繪制流水線真實(shí)感圖形生成的步驟場(chǎng)景造型取景變換、透視投影視域裁剪、消除隱藏面光亮度計(jì)算真實(shí)感圖形生成的步驟場(chǎng)景造型典型三維圖形系統(tǒng)的繪制流水線典型三維圖形系統(tǒng)的繪制流水線虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件OpenGL繪制流水線OpenGL繪制流水線計(jì)算機(jī)成像過(guò)程與照相過(guò)程的類比計(jì)算機(jī)成像過(guò)程與照相過(guò)程的類比虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用ppt課件影響圖形繪制性能的因素幾何復(fù)雜度光照模型復(fù)雜度紋理映射 問(wèn)題：如何提高繪制速度？針對(duì)不同的因素采取不同的方法。影響圖形繪制性能的因素幾何復(fù)雜度降低場(chǎng)景幾何復(fù)雜度場(chǎng)景簡(jiǎn)化和網(wǎng)格多分辨表示快速消隱基于BSP樹(shù)的繪制紋理映射技術(shù)基于圖象的繪制降低場(chǎng)景幾何復(fù)雜度場(chǎng)景簡(jiǎn)化和網(wǎng)格多分辨表示網(wǎng)格簡(jiǎn)化技術(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)化網(wǎng)格簡(jiǎn)化技術(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)化層次細(xì)節(jié)模型:

在大規(guī)模的虛擬環(huán)境中，很多對(duì)象很小，獲距離視點(diǎn)很遠(yuǎn)。按透視規(guī)律，在屏幕上只占很小的圖象區(qū)域。為了更好地利用這一特點(diǎn)，一個(gè)對(duì)象應(yīng)該用多層次細(xì)節(jié)表示。在交互繪制過(guò)程中，使用簡(jiǎn)單的對(duì)象的表示可以提高幀速率?根據(jù)觀察者的心理、生理特點(diǎn)和場(chǎng)景畫面限時(shí)計(jì)算的要求，在視覺(jué)等價(jià)的前提下，對(duì)要繪制的復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行簡(jiǎn)化,生成可表達(dá)不同層次細(xì)節(jié)的場(chǎng)景模型。?

在多層次細(xì)節(jié)建模和三角形網(wǎng)格簡(jiǎn)化方面，我們?cè)O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一系列新的算法，并提出了新的控制全局誤差和局部誤差的方法。層次細(xì)節(jié)模型:LoD網(wǎng)格-1基于頂點(diǎn)刪除的三角形網(wǎng)格模型簡(jiǎn)化Schroeder1992基于距離準(zhǔn)則的頂點(diǎn)刪除，頂點(diǎn)移去留下的空洞由一個(gè)局部的三角面片機(jī)制重新生成新的三角面片。基于重新劃分的多邊形網(wǎng)格模型簡(jiǎn)化Turk1992引入新的頂點(diǎn)來(lái)優(yōu)化三角形網(wǎng)格，生成新的幾何模型。新的頂點(diǎn)均勻地分布在原對(duì)象表面。原來(lái)的頂點(diǎn)被逐步移去，表面進(jìn)行局部的三角化，以最好地滿足對(duì)象表面的連續(xù)性。整體網(wǎng)格優(yōu)化算法，全局能量?jī)?yōu)化方程Hoppe1993基于表面重構(gòu)的三角網(wǎng)格簡(jiǎn)化方法。它引入了一種新的能量公式來(lái)建模多邊形簡(jiǎn)化以及與簡(jiǎn)化模型與原模型的相似度。用能量函數(shù)來(lái)衡量原網(wǎng)格模型與簡(jiǎn)化模型的變形程度。算法可以找到使變形最小的優(yōu)化的頂點(diǎn)分布。LoD網(wǎng)格-1基于頂點(diǎn)刪除的三角形網(wǎng)格模型簡(jiǎn)化LoD網(wǎng)格-2基于頂點(diǎn)聚類的網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法Rossignac1993不考慮輸入模型和輸出模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。結(jié)果，算法對(duì)于退化的輸入數(shù)據(jù)具有很好的魯棒性，對(duì)任意類型的幾何數(shù)據(jù)都可以得到很高的壓縮比。缺點(diǎn)是，簡(jiǎn)化模型的人工痕跡嚴(yán)重，模型的局部特征保持不好。不同的選擇準(zhǔn)則來(lái)選取那些聚類的頂點(diǎn)。Rssignac提出了一種簡(jiǎn)單有效的一致量化方法。Schaufler則采用了分層的聚類方法。邊折疊與視點(diǎn)有關(guān)的累進(jìn)網(wǎng)格Hoppe1997基于邊折疊操作，產(chǎn)生一個(gè)無(wú)損的，連續(xù)分辨率的三角網(wǎng)格。簡(jiǎn)化表示通過(guò)一系列重復(fù)的邊折疊操作產(chǎn)生，很容易轉(zhuǎn)換為遞進(jìn)的重構(gòu)過(guò)程。LoD網(wǎng)格-2基于頂點(diǎn)聚類的網(wǎng)格簡(jiǎn)