三维网格模型层次分割及骨架提取的开题报告

三维网格模型层次分割及骨架提取的开题报告
一、研究背景与意义
三维网格模型是计算机图形学、计算机辅助设计、工程学等领域中
经常遇到的一种数据形式，其由大量网格单元组成，在工程领域中广泛
应用于产品设计、工艺规划、数值仿真等方面，而在计算机视觉、机器
人学等领域中，则应用于目标识别、目标跟踪、空间规划等领域。

而三
维网格模型通常需要进行层次分割及骨架提取等操作，以提高对数据的
处理效率和准确性。

层次分割可以将三维网格模型的数据进行层次化表示，将复杂的三
维网格模型划分为一系列简单的部件，从而方便高效地进行图形处理和
仿真。

骨架提取则能有效地提取三维网格模型的骨架信息，也称为中轴线，通过骨架信息，能更好地描述三维物体的形态特征以及运动变化。

因此，三维网格模型层次分割及骨架提取技术在三维建模、计算机视觉
等领域具有广泛的理论和实践价值。

二、研究内容
本文研究的内容主要包括：
1. 三维网格模型边界三角形剖分
三维网格模型的边界通常是由一系列不同大小的三角形构成的，在
进行分割或骨架提取操作时，需要将边界三角形划分为更小的三角形，
以提高处理效率和精度，本文采用的方法是基于有向面剖分算法进行的。

2. 三维网格模型层次分割
本文采用的层次分割方法是基于体素表示的有向无环图算法，通过
将三维网格模型划分为多个体素，再将体素组成有向无环图，从而得到
多层次的网格模型表示。

3. 三维网格模型骨架提取
本文采用的骨架提取方法是基于体素表示的中轴线算法，通过将三
维网格模型表示为体素表示，再利用基于体素的中轴线算法，最终提取
出三维网格模型的骨架信息。

三、研究方法
本文采用的方法主要包括：
1. 实验设计
本文将采用多种三维网格模型进行测试和比较，以验证本文所提出
的算法的有效性和性能。

2. 算法实现
本文将采用C++语言实现所提出的三维网格模型层次分割及骨架提
取算法，在实现过程中将采用OpenGL中的相关库函数实现三维网格模
型的可视化操作。

3. 实验结果分析
本文将通过多组实验数据的对比分析，验证本文所提出的算法的有
效性、精度和处理效率，并对实验结果进行讨论和分析。

四、预期结果
本论文预期完成以下工作：
1. 掌握三维网格模型边界三角形剖分的算法原理及实现方法；
2. 学习并应用多级划分算法，实现三维网格模型的层次分割；
3. 学习并应用基于体素的中轴线算法，实现三维网格模型的骨架提取；
4. 对比分析实验结果，验证本文的算法的有效性、精度和处理效率；
5. 实现三维网格模型的可视化操作，展示实验结果。

五、论文结构
本文主要分为以下几个部分：
第一章：绪论，介绍本文的研究背景、研究内容、研究方法和预期结果等。

第二章：相关技术，对三维网格模型、三角形剖分、层次分割、骨架提取等相关技术进行详细的介绍。

第三章：算法设计，介绍三维网格模型边界三角形剖分、层次分割和骨架提取的具体算法设计和实现方法。

第四章：实验分析，通过对比分析实验结果，验证本文所提出的算法的有效性、精度和处理效率等。

第五章：结论与展望，总结本文的工作内容，分析本文研究的不足之处，并提出未来的研究展望。