MÔ HÌNH 3D VÀ TỐI ƯU HÓA MÔ HÌNH TRONG THỰC TẠI ẢO

Header Page of 113 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MÃ VĂN THU MÔ HÌNH 3D VÀ TỐI ƯU HÓA MÔ HÌNH TRONG THỰC TẠI ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HàNội - 2016 Footer Page of 113 Header Page of 113 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MÃ VĂN THU MÔ HÌNH 3D VÀ TỐI ƯU HÓA MÔ HÌNH TRONG THỰC TẠI ẢO Ngành: Hệ thống thông tin Chuyênngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60480104 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS ĐỖ NĂNG TOÀN HàNội - 2016 Footer Page of 113 Header Page of 113 LỜI CAM ĐOAN Tôi Mã Văn Thu xin cam đoan nội dung trình bày luận văn kết tìm hiểu, nghiên cứu thân hướng dẫn PGS.TS Đỗ Năng Toàn nhà nghiên cứu trước Nội dung tham khảo, kế thừa, phát triển từ công trình công bố trích dẫn, ghi rõ nguồn gốc Kết mô phỏng, thí nghiệm lấy từ chương trình thân Nếu có sai phạm xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Người cam đoan Mã Văn Thu Footer Page of 113 Header Page of 113 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn gặp nhiều khó khăn nhận quan tâm, giúp đỡ từ thầy cô, đồng nghiệp bạn bè người thân Đây nguồn động lực giúp hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn tới PGS.TS Đỗ Năng Toàn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn bảo trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới quý thầy, cô trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình bảo, truyền đạt kiến thức qúy báu giúp hoàn thành nhiệm vụ học tập suốt thời gian theo học trường Quý thầy cô giúp có kiến thức quan trọng lĩnh vực Công nghệ thông tin, tảng vững cho nghiên cứu thân thời gian tới Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn tới anh, chị phòng Thực ảo - Viện Công nghệ Thông tin - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam giúp đỡ nhiều lĩnh vực mô phỏng, thực ảo Tôi xin cảm ơn anh em, đồng nghiệp giúp đỡ, ủng hộ tinh thần thời gian tham gia học tập Cuối cùng, xin cảm ơn tất người luôn quan tâm, sẻ chia động viên Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2016 Mã Văn Thu Footer Page of 113 Header Page of 113 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU MÔ HÌNH 1.1 Khái quát thực ảo mô hình 3D thực ảo 1.1.1 Thực ảo 1.1.2 Cấu tạo mô hình 3D 1.1.3 Các phương pháp tạo mô hình phổ biến 11 1.1.3.1 Phương pháp tạo mô hình thiết kế dựa phần mềm 3D 11 1.1.3.2 Tạo mô hình máy quét 3D 15 1.2 Bài toán tối ưu hóa mô hình 3D 18 1.2.1 Một số phương pháp tạo mô hình 3D 18 1.2.2 Đầu vào , đầu toán tối ưu hóa mô hình 19 1.2.3 Nguyên lý tối ưu mô hình 3D 20 CHƯƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA MÔ HÌNH 22 2.1 Kỹ thuật tối ưu mô hình dựa lưới tam giác 22 2.1.1 Giới thiệu tối ưu phương pháp tối ưu phổ biến 22 2.1.2 Phương pháp Incremental Decimation 23 2.1.3 Thuật toán đề xuất 28 2.2 Kỹ thuật tối ưu mô hình dựa lưới tứ giác 32 2.2.1 Chuyển mô hình bề mặt lưới tam giác mô hình bề mặt lưới tứ giác 33 2.2.2 Làm mềm lưới tứ giác 38 2.2.3 Tối ưu hóa lưới tứ giác 42 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TỐI ƯU MÔ HÌNH 3D 49 3.1 Yêu cầu thực nghiệm, ứng dụng 49 3.1.1 Yêu cầu với thực nghiệm 49 3.1.2 Kiểm tra mô hình đầu vào 50 3.2 Phân tích, lựa chọn công cụ 50 3.3 Một số kết thực nghiệm tối ưu mô hình 51 3.3.1 Hướng đẫn sử dụng chương trình thực nghiệm 51 3.3.2 Một số kết tối ưu mô hình chương trình thực nghiệm 53 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 Footer Page of 113 Header Page of 113 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT 3D Three Dimentional Ba chiều VR Virtual Reality Thực ảo Virtual Environment Môi trường ảo Surgical Simulation Giả giải phẩu Error Lỗi Footer Page of 113 Header Page of 113 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ứng dụng Thực ảo thiết kế nội thất Hình 1.2 Ứng dụng Thực ảo thiết kế ô tô Hình 1.3 Ứng dụng Thực ảo game giải trí Hình 1.4 Ứng dụng Thực ảo phim Avatar Hình 1.5 Mô lái tàu ảo công ty mô việt nam Hình 1.6 Mô thể ảo phòng thực ảo viện Hình 1.7: Mô hình 3D tim người Hình 1.8 Mô hình 3D hình cầu cắt vắt Hình 1.9 Một mặt hình hộp tạo mặt tam giác 10 Hình 1.10 Mô hình 3D thu từ tập đỉnh 11 Hình 1.11 Một số hình khối 3D 12 Hình 1.12 Công cụ Select and Move thiết kế 12 Hình 1.13 Chế độ Editable Poly 13 Hình 1.14 Hai plance chiếu đứng cạnh (cách 1) 14 Hình 1.15 Hai plance chiếu đứng cạnh (cách 2) 15 Hình 1.16 Máy quét Artec Eva mô hình thu sử dụng máy quét 16 Hình 1.17 Tổng thống Mỹ Obama hình ảnh 3D ông thu từ máy quét 16 Hình 1.18 Máy quét TTO - Sense 3D 17 Hình 1.19 Máy quét Digitizer 18 Hình 1.20 Các mô hình tạo từ máy quét có số lượng lưới cực lớn 19 Hình 1.21 Thu thập làm mịn liệu 20 Hình 1.22 Mô hình xử lý từ máy quét 3D 20 Hình 1.23 Tối ưu hóa lưới 21 Hình 2.1 Kỹ thuật loại bỏ điểm 23 Hình 2.2 Loại bỏ phục hồi bề mặt 24 Hình 2.3 Ví dụ xóa điểm 25 Hình 2.4 Tối ưu lưới theo William J Schroeder 25 Hình 2.5 Khoảng cách từ điểm tới mặt phẳng 26 Hình 2.6 Bề mặt cong 26 Hình 2.7 Tối ưu lưới theo The Gaussian Curvature 27 Hình 2.8 Các kết đơn giản hóa mô hình Igea 28 Hình 2.9 Góc đỉnh O 28 Hinh 2.10 Góc đỉnh O góc mặt phẳng kề 29 Hình 2.11 Đỉnh O với nhiều cạnh kết nối 29 Hình 2.12 Mô hình trước sau tối ưu 30 Hinh 2.13 Sơ đồ khối việc xóa điểm 31 Hình 2.14 Mô hình lưới cho animation 33 Hình 2.15 Hàng yếu tố đặt sử dụng thuật toán mở 34 Hình 2.16.: Các trạng thái cạnh mặt trước 35 Hình 2.17 Các bước trình xử lý tạo tứ giác từ mặt trước NA – NB 35 Footer Page of 113 Header Page of 113 Hình 2.18 Lựa chọn cạnh bên 37 Hình 2.19 Tạo cạnh bên 38 Hình2.20 Bề mặt lưới 3D mô hình 39 Hình2.21 Bề mặt lưới 3D mô hình 39 Hình 2.22 Xử lý trường hợp làm mịn 40 Hình 2.23 Lưới nhiều lớp 40 Hình 2.24 Lưới nhiều lớp làm mịn 42 Hình 2.25 Mô hình lưới chuẩn để tạo chuyển động cho cánh tay 43 Hình 2.26 Mỗi đỉnh thường xuyên gây hệ trục tọa độ 43 Hình 2.27 Sự khác bề mặt đối tượng với số lưới 44 Hình 2.28 Thể chuyển cạnh 44 Hình 2.29 Ba hoạt động việc gộp tách kết nối điểm 45 Hình 2.30 Tập mô tả hữu hạn hợp lệ khả để kết hợp ba họa động 45 Hình 2.31 Ví dụ việc kết hợp hoạt động làm mềm kết 46 Hình 2.32 Đường nét đứt kiểm soát hướng cách điều 46 Hình 2.33 Đường chu trình 47 Hình 2.34 Sử dụng Quad- loop toàn cục 48 Hình 2.35 Các mô hình trước sau tối ưu 48 Hình 3.1 Mô hình thỏ thử nghiệm tối ưu lưới 50 Hình 3.2: Các mô hình khác sử dụng chương trình 50 Hình 3.3 Ảnh chụp chương trình thực nghiệm 51 Hình 3.4 Chạy file chương trình 52 Hình 3.5 Cửa sổ lựa chọn hình chạy chương trình 52 Hình 3.6 Tổng quan chương trình 53 Hình 3.7 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 75% 54 Hình 3.8 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 50% 55 Hình 3.9 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 25% 57 Hình 3.10 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 10% 58 Hình 3.11 Lưới ghế tựa trước tối ưu với số lưới 49314 mặt 59 Hình 3.12 Lưới ghế tựa sau tối ưu với số lưới 18.494 mặt tam giác 59 Footer Page of 113 Header Page of 113 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, thực ảo (thực tế ảo) ngày chứng tỏ vai trò quan trọng đời sống khoa học, kỹ thuật Thực ảo diện lĩnh vực giải trí, văn hóa, kinh tế, trị, quốc phòng, khoa học, đời sống v.v Trong thực ảo việc xây dựng đối tượng 3D (3 chiều) vô quan trọng, đối tượng 3D giúp cho giới thực ảo giống với thực tế đáp ứng nhu cầu khắt khe người Các mô hình đối tượng 3D thực ảo tạo chủ yếu ba phương pháp tạo từ lệnh ngôn ngữ lập trình, từ nhà thiết kế sử dụng phần mềm 3D từ máy quét 3D Cùng với phát triển khoa học công nghệ máy quét 3D dần trở thành công cụ đắc lực cho việc tạo mô hình 3D từ giới thực Các sản phẩm tạo từ máy quét 3D có tỷ lệ xác so với mẫu ban đầu cao, đồng thời giảm nhiều thời gian chi phí để tạo đối tượng 3D Tuy nhiên, đồng nghĩa với độ xác cao, mô hình có số lượng lưới lớn, khó dùng cho nhiều ứng dụng khác thực ảo Bài toán tối ưu hóa bề mặt lưới mô hình 3D có nhiều ý nghĩa mà số lượng mô hình cần đưa vào thực ảo ngày nhiều, ví dụ mô lại thành phố, hay tái tạo lại khu bảo tàng Bên cạnh đó, sản phẩm thực ảo xuất nhiều điện thoại thông minh hay máy tính bảng, thiết bị cấu hình phần cứng khiêm tốn Với khả ứng dụng cao, chi phí thấp cần phải có nghiên cứu chuyên sâu tối ưu lưới mô hình để mô hình 3D sau tạo từ máy quét ứng dụng rộng dãi Chính tầm quan toán tối ưu hóa mô hình với số lượng lưới lớn, đặc biệt mô hình tạo từ máy quét 3D, thực đề tài “Mô hình 3D tối ưu hóa mô hình thực ảo” nhằm đáp ứng yếu tố kích thước liệu mô hình đối tượng đồng thời tạo lưới cho bề mặt mô hình để thỏa mãn cho chuyển động mô hình Nội dung luận văn chia làm phần chính: Chương trình bày tổng quan thực ảo cách khác tạo đối tượng 3D Chương hệ thống hóa số giải pháp tối ưu hóa mô hình cho mô hình thu đáp ứng đủ tiêu chuẩn người sử dụng Chương trình bày thực nghiệm toán tối ưu hóa lưới mô hình Phần cuối kết luận hướng phát triển luân văn Footer Page of 113 Header Page 10 of 113 CHƯƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU MÔ HÌNH 1.1 Khái quát thực ảo mô hình 3D thực ảo[2] Theo cách thức thông thường, người sử dụng tương tác với máy tính thông qua thiết bị đầu vào bàn phím, chuột, v.v thiết bị đầu hình, loa v.v Hệ thống Thực ảo (Virtual Reality-VR) đời cho phép người sử dụng tương tác với máy tính theo phương thức tích cực hơn, cao 1.1.1 Thực ảo Thực ảo [2] công nghệ sử dụng kỹ thuật mô hình hoá không gian ba chiều, đưa giới ba chiều vào máy tính để tạo môi trường ảo(Virtual Environment) 3D Trong môi trường ảo, người sử dụng thực trở thành phần hệ thống Một ứng dụng, người nhập vai để tự chuyển động không gian ảo, tương tác với vật thể ảo Ngược lại, môi trường ảo tác động lại hay có phản hồi tương ứng với hành động người sử dụng, tác động tuân theo quy tắc toán học, vật lý, tự nhiên, làm người có cảm giác tồn giới thực Các lĩnh vực ứng dụng Thực ảo Công nghệ Thực ảo ngày phát triển rộng rãi có mặt hầu hết lĩnh vực quan trọng sống  Kiến trúc, xây dựng công nghiệp chế tạo Hình 1.1 Ứng dụng Thực ảo thiết kế nội thất Thiết kế kiến trúc lĩnh vực ứng dụng công nghệ thực ảo nhiều Trước đây, chưa có thực ảo, ý tưởng công trình kiến trúc thể khổ giấy Và chi tiết cách thêm thông số vẽ Footer Page 10 of 113 Header Page 56 of 113 48 hướng, sau chuyển qua mặt theo hướng trực giao Trong hai trường hợp, cấu trúc đồ thị tĩnh dẫn đến đường hợp lệ Nếu chu trình không hợp lý tìm thấy, xác định trường hợp không lý nơi bề mặt đến thăm hai lần, dẫn đến cặp đồ thị đỉnh 𝑣 i 𝑣 j, việc truy cập 𝑣 i Để sửa đổi đồ thị, loại bỏ tất đỉnh đồ thị cạnh liền kề không tương thích cho đường lên đến đỉnh 𝑣 i sau khởi động lại tìm kiếm từ 𝑣 i Hình 2.34 Sử dụng Quad- loop toàn cục Một số kết đạt áp dụng phương pháp Quadrilateral Meshes: Hình 2.35 Các mô hình trước sau tối ưu Footer Page 56 of 113 Header Page 57 of 113 49 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TỐI ƯU MÔ HÌNH 3D 3.1 Yêu cầu thực nghiệm, ứng dụng Các ứng dụng thực ảo phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác đời sống, xã hội v.v Và yêu cầu tăng số lượng mô hình hóa cho việc liệu thực ảo tăng lên đáng kể, số lượng mô hình tăng lên ảnh hưởng vô lớn đến tốc độ sử lý máy tính, điện thoại v.v hay tốc độ truyền mạng Tóm lại, chia mô hình 3D thành loại mô hình tĩnh mô hình động Mô hình tĩnh gồm nhà, đồi, đá, tượng v.v mô hình tối ưu hóa theo lưới tam giác Còn với mô hình động gồm người, vật v.v thực thể cần tối ưu hóa theo lưới tứ giác, chuyển động ảnh hưởng hiểu đến bề mặt lưới, đặc biệt vùng khớp Tùy vào ứng dụng khác nhau, sử dụng mô hình hợp lý, sử dụng loại mô hình Chương luận văn ứng dụng kết nghiên cứu trong chương từ xây dựng chương trình cài đặt thử nghiệm thuật toán Qua đó, đánh giá xác phần nội dung lý thuyết trình bày chương minh chứng khả ứng dụng tìm hiểu nghiên cứu báo cáo luận văn 3.1.1 Yêu cầu với thực nghiệm Với mục tiêu tối ưu hóa lưới mô hình 3D, chương trình thực nghiệm phải đảm bảo tính tối ưu mô hình số lượng lưới đảm bảo hình dáng chất lượng hình ảnh render Để tối ưu mô hình, công việc phải đọc hiển thị mô hình Quá trình đọc hiển thị giúp người vận hành phần mềm thao tác nhìn thấy kết phân mềm ứng dụng Tiếp đó, chương trình thực nghiệm cần xây dựng phần giúp hiển thị tương tác 3D với mô hinh chọn (các tính xoay, phóng to, thu nhỏ v.v mô hình) Để đảm bảo tính khách quan chương trình thực nghiệm cần cho phép người vận hành chọn lựa nhiều mô hình khác thực nghiệm Đặc biệt, phần quan trọng thiếu xây dựng chương trình modun tối ưu mô hình, với mô hình chọn làm đầu vào, người vận hành lựa chọn tham số từ sinh mô hình tối ưu so với mô hình chọn ban đầu Các thành phần thiếu phần mềm hệ thống giao diện tính khác kèm theo chương trình sau biên dịch, lựu chọn chạy hệ điều hành v.v Footer Page 57 of 113 Header Page 58 of 113 50 3.1.2 Kiểm tra mô hình đầu vào Các mô hình để test mô hình dạng 3D, có số lượng lưới bề mặt lớn Một số mô hình thử nghiệm cho thử nghiệm công trình tối ưu hóa trước đó, ví dụ mô hình: Con thỏ (như hình 3.1) Hình 3.1 Mô hình thỏ thử nghiệm tối ưu lưới Một số mô hình lại tôi tự tạo phần mềm 3D siêu tập internet Bình gốm Lọ nhỏ Ghê tựu Hình 3.2: Các mô hình khác sử dụng chương trình 3.2 Phân tích, lựa chọn công cụ Dựa nghiên cứu kỹ thuật tối ưu hóa mô hình có, luận văn sử dụng phương pháp Curvature, kết hợp với ràng buộc phát số trường hợp ngoại lệ điểm bề mặt lưới áp dụng công thức để xóa điểm mô hình lưới tam giác Mô hình sinh có số lượng lưới bề mặt giảm đáng kể mà giữ nguyên mẫu hình dáng Đầu vào chương trình mô mô hình 3D có kích thước lưới lớn cần giảm thiểu Khi mô hình đưa vào tính số lượng lưới tam giác bề mặt chúng Trên thực tế mô hình từ máy quét 3D, hay mô hình hóa phần mềm có số lượng lưới lớn Các tham số mô hình số lượng điểm, cạnh, ta suy số lượng mặt Tùy vào mô Footer Page 58 of 113 Header Page 59 of 113 51 hình khác mà việc tính toán tối giản bề mặt lưới thay đổi chương trình Một vấn đề quan trọng xây dựng chương trình tối ưu hóa bề mặt lưới tảng đồ họa ngôn ngữ lập trình đồ họa Trong nội dung luận văn sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual C# tảng lập trình đồ họa thuộc thư viện Unity Đây sản phẩm Engine Game cung cấp cho người dùng số phương thức đồ họa bản: tải thiết kế 2D, 3D vào hệ thống, vẽ ảnh 2D 3D, phương thức lập trình, tương tác với card đồ họa v.v Để xây dựng chương trình tối ưu hóa với công cụ mô tả người lập trình phải thực công việc: xây dựng lớp quản lý đối tượng 3D chương trình, xây dựng hàm tính số lượng lưới tam giác đối tượng, lập trình tình toán tối ưu hóa bề mặt lưới theo việc xóa điểm phục hồi bề mặt theo phần trăm tổng số lưới có Với lựa chọn môi trường chuyên dụng Unity tạo điều kiện để người lập trình hiểu sâu hệ thống tương tác với card đồ họa Hình 3.3 Ảnh chụp chương trình thực nghiệm 3.3 Một số kết thực nghiệm tối ưu mô hình Như trình bày, chương trình cài đặt với ngôn ngữ lập trình Visual C# công cụ hỗ trợ Enginer Unity 3D , mô hình đầu vào định dạng với phần mở rộng *.fbx 3.3.1.Hướng đẫn sử dụng chương trình thực nghiệm Chạy file Luanvan-tôiuuluoi exe để mở chương trình hình 3.4 Footer Page 59 of 113 Header Page 60 of 113 52 Hình 3.4 Chạy file chương trình Sau đó, bảng lựa chọn cài đặt hình chương trình Trong hình 3.5 chọn chế độ phân giải hình chương trình chọn chế độ cửa sổ cách tích vào ô “windowed” Hình 3.5 Cửa sổ lựa chọn hình chạy chương trình Trong chương trình, lựa chọn mô hình cách kích vào mô hình Sau lựa chọn phần trăm tối ưu cách gõ vào ô bên dưới, kéo trượt để lựa chọn % tối ưu (Hình 3.6) Footer Page 60 of 113 Header Page 61 of 113 53 Hình 3.6 Tổng quan chương trình 3.3.2 Một số kết tối ưu mô hình chương trình thực nghiệm 7496 Mặt 5526 Mặt 94160 Mặt 69839 Mặt Footer Page 61 of 113 Header Page 62 of 113 54 69630 Mặt 51644 Mặt 49314 Mặt 36984 Mặt Hình 3.7 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 75% Nhận xét: với tham số tối ưu 75% mô hình sau tối ưu giữ hình dạng tương tự mô hình ban đầu 7496 Mặt Footer Page 62 of 113 3556 Mặt Header Page 63 of 113 55 94160 Mặt 45625 Mặt 69630 Mặt 34632 Mặt 49314 Mặt 24656 Mặt Hình 3.8 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 50% Nhận xét: với tham số tối ưu 50% mô hình có chút khác biệt lưới mô hình sau tối ưu Footer Page 63 of 113 Header Page 64 of 113 7496 Mặt 56 1576 Mặt 94160 Mặt 21407 Mặt 69630 Mặt Footer Page 64 of 113 17624 Mặt Header Page 65 of 113 49314 Mặt 57 12326 Mặt Hình 3.9 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 25% Nhận xét: với tham số tối ưu 25% bề mặt bị biến đổi, nhiên chấp nhận so với mô hình gốc 7496 Mặt 918 Mặt 94160 Mặt 8989 Mặt Footer Page 65 of 113 Header Page 66 of 113 58 11612 Mặt 69630 Mặt 49314 Mặt 4922 Mặt Hình 3.10 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 10% Nhận xét: với tham số tối ưu 10% khác biệt rõ mô hình trước sau thực tối ưu Tuy nhiên nhiều chỗ mô hình bị méo mó nặng Chốt lại với tham số 25% mô hình giữ hình ảnh tốt mô hình sau tối ưu So sánh kết tối ưu với 3Ds max, lựa chọn plugin Optimize Footer Page 66 of 113 Header Page 67 of 113 59 Hình 3.11 Lưới ghế tựa trước tối ưu với số lưới 49314 mặt Hình 3.12 Lưới ghế tựa sau tối ưu 10% với số lưới 5.017 mặt tam giác Trong 3Ds max việc sử dụng lệnh tối ưu khó khăn, bên cạnh chất lượng lưới giảm làm cho bề mặt mô hình trở nên méo mó, khó sử dụng Footer Page 67 of 113 Header Page 68 of 113 60 KẾT LUẬN Luận văn “ Mô hình 3D tối ưu hóa mô hình thực ảo” với nội dung nghiên cứu kỹ thuật tối ưu hóa mô hình 3D lưới tam giác, tứ giác ứng dụng tương ứng thực ảo Qua người đọc có tri thức tổng quan cấu tạo mô hình 3D thực ảo, phương pháp để tạo mô hình phổ biến Đồng thời có nhìn sâu sắc mô hình 3D thực ảo, tầm quan trọng khoa học, kỹ thuật đời sống, ưu, nhược điểm mô hình 3D Tiếp luận văn trình bày toán tối ưu hóa mô hình 3D, đặc điểm mô đầu vào đầu toán Sau kỹ thuật áp dụng toán tối ưu hóa lưới tam giác lưới tứ giác.Với phương pháp tối ưu hóa mô hình lưới tam giác, luận văn trình bày phân tích rõ cách thức thực hệ thống chi tiết hóa tham số tối ưu hóa lưới Trong tổng hợp với mẫu mô hình sử dụng cho việc thử nghiệm tối ưu mô hình Trong số mô hình sử dụng lại nghiên cứu trước, lại mô hình tạo Luận văn hạn chế tối ưu hóa phương pháp thông thường thông qua số trường hợp ngoại lệ để loại bỏ giữ lại điểm cần thiết cho mô hình, nhiên thêm ràng buộc độ phức tạp thuật toán tăng lên Kết thực nghiệm cho thấy hình ảnh đối tượng chấp nhận giảm tương đối số lưới bề mặt Cuối cùng, luận văn trình bày so sánh mô hình kết nghiên cứu với plugin tối ưu hóa tích hợp sẵn 3Ds Max, … Chương trình mô việc tối ưu giúp người dùng mô hình 3D nhẹ nhàng nhờ việc tối ưu, giúp chương trình ứng dụng thực ảo chạy với chế độ thời gian thực Tuy nhiên cần nghiên cứu để tiếp tục cải tiến nâng cao hình ảnh mô hình mà số lượng lưới bề mặt thấp Nhất việc tối ưu hóa cho mô hình lưới tứ giác, hỗ trợ cho việc tạo chuyển động mà hình không bị méo mó, công việc làm khiến công ty tốn nhiều thời gian tiền bạc để nhà thiết kế làm việc tay Bài toán tối ưu hóa bề mặt lưới mô hình toán có nhiều ý nghĩa khoa học, công nghệ đời sống, điều thúc đẩy nghiên cứu mô thực ảo tiếp tục phát triển Tác giả hi vọng luận văn đóng góp phần cho phát triển ngành công nghệ thực ảo máy tính, điện thoại thông minh, nói riêng công nghệ thông tin nói chung Rất cảm ơn nhà nghiên cứu, quý thầy cô quý vị quan tâm bỏ thời gian đọc luận văn Footer Page 68 of 113 Header Page 69 of 113 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Huân, Vũ Đức Thái (2006), Kỹ thuật lập trình mô giới thực dựa Morfit, Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật [2] Lê Sơn Thái (2014), Nghiên cứu số kỹ thuật tạo hiệu ứng khói thực ảo, Luận văn thạc sỹ, Trường ĐH Công nghệ , ĐH QG Hà nội [3] Đỗ Phú Duy(2012), Xây dựng bề mặt lưới từ tập điểm 3D phương pháp chia nhỏ bề mặt lưới, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Đà Nẵng Tiếng Anh [4] J C Carr, R K Beatson, J B Cherrie, T J Mitchell, W R Fright, B C McCallum,T R Evans (2001),Reconstruction and Representation of 3D Objects with Radial BasisFunctions [5] Enrique Valero, Antonio Adan (2012), Automatic Construction of 3D BasicSemantic Models of Inhabited Interiors Using Laser Scanners and RFID Sensors [6] David Luebke, Martin Reddy, Jonathan D Cohen, Amitabh Varshney, Benjamin Watson, Robert Huebner (2002),Level of detail for 3D graphics, Morgan Kaufmann [7] Nira Dyn, Kai Hormann, Sun-Jeong Kim, and David Levin (2000), Optimizing 3D Triangulations Using Discrete Curvature Analysis [8] L Kobbelt (1997), Discrete fairing, in The Mathematics of Surfaces VII,T.Goodman and R Martin (eds.), Clarendon Press, Oxford, P101–131 [9] Steven J Owen, Matthew L Staten, Scott A Canann and Sunil Saigal (1998), Advancing Front Quadrilateral Meshing Using Triangle Transformations, [10] Scott A Canann, Joseph R Tristano, and Matthew L Staten (1998), An Approach to Combined Laplacian and Optimization-Based Smoothing for Triangular, Quadrilateral, and Quad-Dominant Meshes [11] David Bommes, Timm Lempfer, Leif Kobbelt (2011), Global Structure Optimization of Quadrilateral Meshes [12] Sajid Hussain, Hakan Grahn and Jan Persson, Feature preserving mesh simplification: A vertex cover approach [13] H Hoppe (1996), Progressive Meshes Computer Graphics, (SIGGRAPH’96 Proceedings), P 99–108 [14] H Hoppe, T Duchamp (1993), Mesh Optimization Computer Graphics, (SIGGRAPH’93), P 19–26 [15] P Lindstrom., G Turk (1998), Fast and Memory Efficient Polygonal Simplification, Proceedings of IEEE Visualization’98, P 279–286 [16] W J Schroeder, J A Zarge, W E Lorensen (1992), Decimation of Triangle Meshes, Computer Graphics (SIGGRAPH’92 Proceedings), P 65–70 Footer Page 69 of 113 Header Page 70 of 113 62 [17] J Cohen, A Varshney, D Manocha (1996), Simplification Envelopes Computer Graphics, (SIGGRAPH’96 Proceedings), P 119–128 [18] J Rossignac, P Borrel (1993), Multi-resolution 3D Approximation for Rendering Complex Scenes Modeling in Computer Graphics: Methods and Applications, P 279– 286 [19] T S Gieng, B Hamann, K I Joy (1997), Smooth Hierarchical Surface Triangulation, Proceedings of IEEE Visualization’97, P 379-386 [20] B Hamann (1994), A Data Reduction Scheme for Triangulated Surfaces, Computer Aided Geometric Design, P 197-214 [21] D P Luebke (2001), A Developer’s Survey of Polygonal Simplification Algorithms, IEEE Computer Graphics and Applications’01, P 24-35 [22] C Chang, S K, Yang, D Z Duan, M F Lin (2002), A Fuzzy Based Approach to Mesh Simplification, Journal of Information Science and Engineering 18, P 459466 [23] Y Wu, Y He, H Cai (2004), QEM-based Mesh Simplification with Global Geometry Features Preserved, Computer Graphics (SIGGRAPH’04 Proceedings), P 50 –57 [24] S Mata, L Pastor, A Rodriguez (2006), Attention Based Mesh Simplification using Distance Transforms, Lecture Notes in Computer Science (LNCS’06), Vol (4245), P 83-294 [25] C DeCoro, N Tatarchuk (2007), Real-time Mesh Simplification using GPU Computer Graphics, (SIGGRAPH’07 Proceedings), P 161–166 [26] S Hussain and H Grahn (2007), Fast kd-tree construction for 3d-rendering algorithms like ray tracing, In Proc Third International Symposium on Advances in Visual Computing, Lecture Notes in Computer Science (LNCS’07) , vol 4842, P 681– 690 [27] M Roy, S Foufou, F Truchetet (2004), Mesh comparison using attribute deviation metric, International Journal of Image and Graphics , P 1–14 Footer Page 70 of 113 ... toán tối ưu mô hình 3D thường nhắc đến lĩnh vực mô 3D với đầu vào đầu mô hình 3D mang đặc điểm khác mô hình trước tối ưu sau tối ưu Thứ nhất, tối ưu mặt hình ảnh Ở đó, với đầu vào mô hình 3D thiết... ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 50% 55 Hình 3.9 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 25% 57 Hình 3.10 Hình ảnh mô hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 10%... CHƯƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU MÔ HÌNH 1.1 Khái quát thực ảo mô hình 3D thực ảo 1.1.1 Thực ảo 1.1.2 Cấu tạo mô hình 3D 1.1.3 Các phương pháp tạo mô hình