中國人民解放軍陸軍工程大學萬龍獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國人民解放軍陸軍工程大學申請的專利虛擬三維場景構建方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN118628654B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202410753356.6,技術領域涉及:G06T17/00;該發明授權虛擬三維場景構建方法是由萬龍;李志勇;李華;宋南陽;李寧;厲小薇設計研發完成,并于2024-06-12向國家知識產權局提交的專利申請。
本虛擬三維場景構建方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種虛擬三維場景構建方法,包括:獲取場景中物體的幾何數據,包括物體的頂點坐標、法線信息;步驟2:對于每個物體,進行多邊形拓撲分析,確定多邊形之間的關系;步驟3:通過控制多邊形數量,將相鄰多邊形合并為一個更大的多邊形,以減少場景中的總多邊形數量;步驟4:進行法線優化以確保光照效果的逼真性,提高場景的光照效果;步驟5:根據視點距離、視角、物體重要性、當前渲染負荷以及曲率動態調整場景中物體模型的細節層次;步驟6:采用并行計算加速場景的渲染過程。本發明通過優化場景中的多邊形,可以顯著提高渲染性能,從而使應用程序更加流暢。
本發明授權虛擬三維場景構建方法在權利要求書中公布了:1.虛擬三維場景構建方法,其特征在于,包括如下步驟: 步驟1:獲取場景中物體的幾何數據,包括物體的頂點坐標、法線信息; 步驟2:對于每個物體,進行多邊形拓撲分析,確定多邊形之間的關系; 步驟3:通過控制多邊形數量,將相鄰多邊形合并為一個更大的多邊形,以減少場景中的總多邊形數量; 步驟4:進行法線優化以確保光照效果的逼真性,提高場景的光照效果,包括: 計算每個頂點vi的初始法線向量ni,通過頂點鄰域內多邊形的法線加權平均獲得: 其中,vi表示當前要計算法線向量的頂點,Nvi表示頂點vi的鄰域,即與vi相連的多邊形的集合,Af表示多邊形f的面積,用于加權多邊形的法線向量,nf表示多邊形f的法線向量,‖·‖表示向量的模; 通過對頂點vi的鄰域內的每個多邊形f的法線向量nf進行加權平均,以獲得頂點vi的初始法線向量ni,其中,每個多邊形的法線向量nf被其面積Af所加權; 使用拉普拉斯平滑的方法對法線向量場進行平滑處理,以減小法線向量在相鄰區域內的波動: 其中,ni ′表示頂點vi平滑后的法線向量,ni表示頂點vi的原始法線向量,λ表示平滑系數,控制平滑程度,Ni表示頂點vi的相鄰頂點集合; 對于頂點vi,將其原始法線向量ni與其相鄰頂點的法線向量nj進行加權平均,然后將平均結果加到原始法線向量上,得到平滑后的法線向量ni ′,平滑系數λ控制平滑的幅度; 考慮曲率對法線向量的影響,保留特征邊緣和細節,即計算每個頂點的曲率: 其中,Ki表示頂點vi的曲率,Ai表示頂點vi的混合區域的面積,Ni表示頂點vi的相鄰頂點集合,αij和βij表示圍繞邊i,j的兩個三角形的對角角,Vi和Vj表示頂點vi和vj的位置; 對于頂點vi,首先計算其相鄰頂點vj之間的角度αij和βij,然后計算邊i,j上的邊緣角的余切值之和,并與Vi-Vj相乘,最后除以頂點vi的混合區域的面積Ai,得到頂點vi的曲率Ki; 利用曲率信息更新法線向量,結合矢量場平滑結果和曲率優化: 其中,n″i:表示頂點vi更新后的法線向量;n′i:經過矢量場平滑后的法線向量,表示頂點vi的初步平滑結果;γ:控制參數,范圍為0到1,用于調節矢量場平滑和曲率優化之間的權重;Ni:頂點vi的鄰域頂點集合,用于計算相鄰頂點的法線向量和曲率;Kj:頂點vj的曲率,用于加權相鄰頂點的法線向量;nj:頂點vj的法線向量,參與加權平均的計算; 其中,1-γni ′表示矢量場平滑的結果,反映了頂點vi的平滑法線向量,表示基于曲率優化的法線向量更新結果,表示使用曲率Kj對相鄰頂點vj的法線向量nj進行加權平均; 步驟5:根據視點距離、視角、物體重要性、當前渲染負荷以及曲率動態調整場景中物體模型的細節層次; 步驟6:采用并行計算加速場景的渲染過程。
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