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三维建筑模型的低模网格生成

三维虚拟场景中，低模网格（三角形数较少的网格）在多细节层次（LOD）等方面的运用对实时运算效率提升有着重要的作用。然而，给定高精度的建筑模型（高模网格），现有的生成低模网格的方法很难在面数较少时依旧保持良好的视觉相似性，得到的低模网格仍然需要人工调整以修正缺陷。我们提出了一个新的方法，用户仅需提供少量鲁棒的参数，就能生成具有良好视觉相似性和满足水密性、流形等良好几何特性的低模建筑网格。首先，为了从高模网格中捕获重要的几何特征，我们通过逆渲染的方法对另一个网格变形，使其与高模网格有相似的外观且仅保留大尺度的外观特征。在变形过程中，为保持网格拓扑的一致性，我们将高模体素化网格的外包（The outer hull）作为变形网格的初始化。其次，为处理变形过程中带来的相交三角形并保证网格变形后具有水密、流形等良好几何特性，我们设计了参数自适应模型拓扑的alpha wrapping算法。对于不同的模型，alpha wrapping算法通过保证体素化网格的外包和生成的网格的亏格数一致来得到紧紧包裹着变形后网格的近似网格。最后，我们部署了一个改进的边收缩算法将alpha wrapping算法生成的网格简化到用户的目标面数，该算法对平面上点对合并过程进行了数值优化。我们在一个建筑模型的数据集上测试了我们的方法并且将其与最流形和最先进的方法进行了比较，证明了其稳健性和有效性。