視錐體裁剪幾何算法與測試方法研究.pdf

1、隨著三維幾何模型越來越逼真、越來越復(fù)雜，虛擬環(huán)境的場景規(guī)模越來越大，如何有效減少繪制對象，降低模型復(fù)雜度，是三維顯示系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場景快速穩(wěn)定繪制的關(guān)鍵所在。高性能的視錐體裁剪算法對于提高場景繪制效率，增強(qiáng)虛擬場景的真實(shí)感、沉浸感起著至關(guān)重要的作用。
　　視錐體裁剪是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)繪制的一個重要而基礎(chǔ)的算法。本文概述了各類典型算法，分析了這些算法的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用范圍與某些限制，從幾何的角度討論了視錐體的裁剪問題，并對算法的穩(wěn)定性檢測作了

2、深入的研究。主要內(nèi)容如下：
　?。?）已有算法大多基于代數(shù)方法，本論文則是從幾何的角度，依據(jù)幾何問題幾何化的思想，設(shè)計(jì)了一個基于幾何以及投影降維原理的視錐體裁剪算法。基本思想是：構(gòu)建適合視錐體裁剪的計(jì)算坐標(biāo)系；在這個計(jì)算坐標(biāo)系下，通過簡單的正投影，視錐體和被裁剪線段的空間位置被簡化為平面上線段與等腰梯形的關(guān)系。這種幾何化降維方法有助于空間幾何奇異問題的解決。
　　（2）基于投影降維原理，通過對分類方法的討論，設(shè)計(jì)了一套客觀、

3、完整、詳細(xì)的算法測試樣本，用來綜合評估算法的穩(wěn)定性和速度。由于降維以后的視錐體裁剪變成了平面問題，空間關(guān)系用兩個平面投影表述，使得幾何奇異關(guān)系變得比較清晰、相對簡單。本文通過二維關(guān)系的導(dǎo)引，構(gòu)建了空間視錐體裁剪中線段與視錐體的各種位置關(guān)系的測試樣本，特別是幾何奇異狀態(tài)的78種可能位置關(guān)系，使得裁剪算法的檢測不會處于一種盲目、隨機(jī)的檢測方式。
　　（3）在VC++平臺上分別實(shí)現(xiàn)了幾何以及投影降維的視錐體裁剪算法、經(jīng)典的Liang-B

4、arsky算法和與6個面求交的一般算法。在定性分析基礎(chǔ)上，利用測試樣本對3種算法均做了穩(wěn)定性與速度方面的測試。這是對視錐體裁剪算法的首次全面梳理和測試，發(fā)現(xiàn)并指出了每種算法的特點(diǎn)。
　　本文基于幾何以及投影降維的視錐體裁剪算法，幾乎用到了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中典型裁剪算法的基本思想、方法和技術(shù)，如分區(qū)編碼、參數(shù)式、降維、包圍盒等。它們在Cohen-Sutherland算法、Nicholl-Lee-Nicholl算法、Liang-Barsk