mô hình 3d và tối ưu hóa mô hình trong thực tại ảo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MÃ VĂN THU MƠ HÌNH 3D VÀ TỐI ƯU HĨA MƠ HÌNH TRONG THỰC TẠI ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HàNội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MÃ VĂN THU MƠ HÌNH 3D VÀ TỐI ƯU HĨA MƠ HÌNH TRONG THỰC TẠI ẢO Ngành: Hệ thống thơng 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 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 cơng trình cơng bố trích dẫn, ghi rõ nguồn gốc Kết mơ phỏng, thí nghiệm lấy từ chương trình thân Nếu có sai phạm tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm Người cam đoan Mã Văn Thu LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn gặp nhiều khó khăn tơi ln nhận quan tâm, giúp đỡ từ thầy cô, đồng nghiệp bạn bè người thân Đây nguồn động lực giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời chân thành cảm ơn tới PGS.TS Đỗ Năng Tồn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn bảo q trình thực luận văn Tơi 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 tơi hồn thành nhiệm vụ học tập suốt thời gian theo học trường Quý thầy giúp tơi 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 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TỐN TỐI ƯU MƠ HÌNH 1.1 Khái qt thực ảo mơ hình 3D thực ảo 1.1.1 Thực ảo .2 1.1.2 Cấu tạo mơ hình 3D 1.1.3 Các phương pháp tạo mơ hình phổ biến 11 1.1.3.1 Phương pháp tạo mơ hình thiết kế dựa phần mềm 3D 11 1.1.3.2 Tạo mơ hình máy qt 3D 15 1.2 Bài toán tối ưu hóa mơ hình 3D 18 1.2.1 Một số phương pháp tạo mơ hình 3D 18 1.2.2 Đầu vào , đầu toán tối ưu hóa mơ hình 19 1.2.3 Ngun lý tối ưu mơ hình 3D 20 CHƯƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT TỐI ƯU HĨA MƠ HÌNH 22 2.1 Kỹ thuật tối ưu mơ 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 mơ hình dựa lưới tứ giác 32 2.2.1 Chuyển mơ hình bề mặt lưới tam giác mơ 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 MƠ HÌNH 3D 49 3.1 u cầu thực nghiệm, ứng dụng 49 3.1.1 Yêu cầu với thực nghiệm 49 3.1.2 Kiểm tra mơ hình đầu vào 50 3.2 Phân tích, lựa chọn cơng cụ 50 3.3 Một số kết thực nghiệm tối ưu mơ hình 51 3.3.1 Hướng đẫn sử dụng chương trình thực nghiệm 51 3.3.2 Một số kết tối ưu mơ hình chương trình thực nghiệm 53 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 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 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 Mơ lái tàu ảo công ty mô việt nam .5 Hình 1.6 Mơ thể ảo phòng thực ảo viện Hình 1.7: Mơ hình 3D tim người Hình 1.8 Mơ hình 3D hình cầu cắt vắt .8 Hình 1.9 Một mặt hình hộp tạo mặt tam giác 10 Hình 1.10 Mơ hình 3D thu từ tập đỉnh 11 Hình 1.11 Một số hình khối 3D 12 Hình 1.12 Cơng 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 mơ hình thu sử dụng máy qt 16 Hình 1.17 Tổng thống Mỹ Obama hình ảnh 3D ơng thu từ máy qt 16 Hình 1.18 Máy quét TTO - Sense 3D 17 Hình 1.19 Máy quét Digitizer 18 Hình 1.20 Các mơ hình tạo từ máy qt có số lượng lưới cực lớn 19 Hình 1.21 Thu thập làm mịn liệu 20 Hình 1.22 Mơ 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 mơ 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 Mơ hình trước sau tối ưu 30 Hinh 2.13 Sơ đồ khối việc xóa điểm 31 Hình 2.14 Mơ 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 N A – NB 35 Hình 2.18 Lựa chọn cạnh bên 37 Hình 2.19 Tạo cạnh bên 38 Hình2.20 Bề mặt lưới 3D mơ hình 39 Hình2.21 Bề mặt lưới 3D mơ 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 Mơ 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 mơ 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 tồn cục 48 Hình 2.35 Các mơ hình trước sau tối ưu 48 Hình 3.1 Mơ hình thỏ thử nghiệm tối ưu lưới 50 Hình 3.2: Các mơ 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 mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 75% 54 Hình 3.8 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 50% 55 Hình 3.9 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 25% 57 Hình 3.10 Hình ảnh mơ 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 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) vơ quan trọng, đối tượng 3D giúp cho giới thực ảo giống với thực tế đáp ứng nhu cầu khắt khe người Các mơ hình đối tượng 3D thực ảo tạo chủ yếu ba phương pháp tạo từ lệnh ngơn 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 mơ hình 3D từ giới thực Các sản phẩm tạo từ máy qt 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, mơ hình có số lượng lưới lớn, khó dùng cho nhiều ứng dụng khác thực ảo Bài tốn tối ưu hóa bề mặt lưới mơ hình 3D có nhiều ý nghĩa mà số lượng mơ hình cần đưa vào thực ảo ngày nhiều, ví dụ mơ lại thành phố, hay tái tạo lại khu bảo tàng Bên cạnh đó, sản phẩm thực ảo xuất nhiều điện thoại thơng 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 mơ hình 3D sau tạo từ máy quét ứng dụng rộng dãi Chính tầm quan tốn tối ưu hóa mơ hình với số lượng lưới lớn, đặc biệt mơ hình tạo từ máy qt 3D, tơi thực đề tài “Mơ hình 3D tối ưu hóa mơ hình thực ảo” nhằm đáp ứng yếu tố kích thước liệu mơ hình đối tượng đồng thời tạo lưới cho bề mặt mơ hình để thỏa mãn cho chuyển động mơ 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 mơ hình cho mơ hình thu đáp ứng đủ tiêu chuẩn người sử dụng Chương trình bày thực nghiệm tốn tối ưu hóa lưới mơ hình Phần cuối kết luận hướng phát triển luân văn CHƯƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TỐN TỐI ƯU MƠ HÌNH 1.1 Khái qt thực ảo mơ hình 3D thực ảo[2] Theo cách thức thơng thường, người sử dụng tương tác với máy tính thơng 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 mơ hình hố khơng gian ba chiều, đưa giới ba chiều vào máy tính để tạo mơi 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 khơng gian ảo, tương tác với vật thể ảo Ngược lại, mơi 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 cơng 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 cơng trình kiến trúc thể khổ giấy Và chi tiết cách thêm thông số vẽ 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 khơng hợp lý tìm thấy, xác định trường hợp không lý nơi bề mặt đến thăm hai lần, dẫn đến cặp đồ thị đỉnh i j, việc truy cập i Để sửa đổi đồ thị, loại bỏ tất đỉnh đồ thị cạnh liền kề khơng tương thích cho đường lên đến đỉnh i sau khởi động lại tìm kiếm từ i Hình 2.34 Sử dụng Quad- loop toàn cục Một số kết đạt áp dụng phương pháp Quadrilateral Meshes: Hình 2.35 Các mơ hình trước sau tối ưu 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 u cầu tăng số lượng mơ hình hóa cho việc liệu thực ảo tăng lên đáng kể, số lượng mơ 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 mơ hình 3D thành loại mơ hình tĩnh mơ hình động Mơ hình tĩnh gồm nhà, đồi, đá, tượng v.v mơ hình tối ưu hóa theo lưới tam giác Cịn với mơ 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 mơ hình hợp lý, sử dụng loại mơ hình Chương luận văn ứng dụng kết nghiên cứu trong chương từ xây dựng chương trình cài đặt thử nghiệm thuật tốn 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 mơ hình 3D, chương trình thực nghiệm phải đảm bảo tính tối ưu mơ hình số lượng lưới đảm bảo hình dáng chất lượng hình ảnh render Để tối ưu mơ hình, cơng việc phải đọc hiển thị mơ hình Q 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 mơ 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 khơng thể thiếu xây dựng chương trình modun tối ưu mơ hình, với mơ hình chọn làm đầu vào, người vận hành lựa chọn tham số từ sinh mơ hình tối ưu so với mơ 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 50 3.1.2 Kiểm tra mơ hình đầu vào Các mơ hình để test mơ hình dạng 3D, có số lượng lưới bề mặt lớn Một số mơ hình thử nghiệm cho thử nghiệm công trình tối ưu hóa trước đó, ví dụ mơ hình: Con thỏ (như hình 3.1) Hình 3.1 Mơ hình thỏ thử nghiệm tối ưu lưới Một số mơ hình cịn lại tơi tơi tự tạo phần mềm 3D siêu tập internet Bình gốm Lọ nhỏ Ghê tựu Hình 3.2: Các mơ hình khác sử dụng chương trình 3.2 Phân tích, lựa chọn cơng cụ Dựa nghiên cứu kỹ thuật tối ưu hóa mơ 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 cơng thức để xóa điểm mơ hình lưới tam giác Mơ hình sinh có số lượng lưới bề mặt giảm đáng kể mà giữ nguyên mẫu hình dáng Đầu vào chương trình mơ mơ hình 3D có kích thước lưới lớn cần giảm thiểu Khi mơ hình đưa vào tính số lượng lưới tam giác bề mặt chúng Trên thực tế mơ hình từ máy qt 3D, hay mơ hình hóa phần mềm có số lượng lưới lớn Các tham số mơ hình số lượng điểm, cạnh, ta suy số lượng mặt Tùy vào mơ 51 hình khác mà việc tính tốn 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 ngơn 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 cơng cụ mơ tả người lập trình phải thực cơng 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 tốn tối ưu hóa bề mặt lưới theo việc xóa điểm phục hồi bề mặt theo phần trăm tổng số lưới có Với lựa chọn mơi trường chun 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 mơ hình Như trình bày, chương trình cài đặt với ngơn ngữ lập trình Visual C# công cụ hỗ trợ Enginer Unity 3D , mơ hình đầu vào định dạng với phần mở rộng *.fbx 3.3.1.Hướng đẫn sử dụng chương trình thực nghiệm Chạy file Luanvan-tơiuuluoi exe để mở chương trình hình 3.4 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 “windowed” Hình 3.5 Cửa sổ lựa chọn hình chạy chương trình Trong chương trình, lựa chọn mơ hình cách kích vào mơ hình Sau lựa chọn phần trăm tối ưu cách gõ vào bên dưới, kéo trượt để lựa chọn % tối ưu (Hình 3.6) 53 Hình 3.6 Tổng quan chương trình 3.3.2 Một số kết tối ưu mơ hình chương trình thực nghiệm 7496 Mặt 5526 Mặt 94160 Mặt 69839 Mặt 54 69630 Mặt 51644 Mặt 49314 Mặt 36984 Mặt Hình 3.7 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 75% Nhận xét: với tham số tối ưu 75% mơ hình sau tối ưu giữ hình dạng tương tự mơ hình ban đầu 7496 Mặt 3556 Mặt 55 94160 Mặt 45625 Mặt 69630 Mặt 34632 Mặt 49314 Mặt 24656 Mặt Hình 3.8 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 50% Nhận xét: với tham số tối ưu 50% mơ hình có chút khác biệt lưới mơ hình sau tối ưu 56 7496 Mặt 1576 Mặt 94160 Mặt 21407 Mặt 69630 Mặt 17624 Mặt 57 49314 Mặt 12326 Mặt Hình 3.9 Hình ảnh mơ 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 mơ hình gốc 7496 Mặt 918 Mặt 94160 Mặt 8989 Mặt 58 11612 Mặt 69630 Mặt 49314 Mặt 4922 Mặt Hình 3.10 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 10% Nhận xét: với tham số tối ưu 10% khác biệt rõ mơ hình trước sau thực tối ưu Tuy nhiên nhiều chỗ mơ hình bị méo mó nặng Chốt lại với tham số 25% mơ hình giữ hình ảnh tốt mơ hình sau tối ưu So sánh kết tối ưu với 3Ds max, lựa chọn plugin Optimize 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 mơ hình trở nên méo mó, khó sử dụng 60 KẾT LUẬN Luận văn “ Mơ hình 3D tối ưu hóa mơ hình thực ảo” với nội dung nghiên cứu kỹ thuật tối ưu hóa mơ hình 3D lưới tam giác, tứ giác ứng dụng tương ứng thực ảo Qua người đọc có tri thức tổng quan cấu tạo mơ hình 3D thực ảo, phương pháp để tạo mơ hình phổ biến Đồng thời có nhìn sâu sắc mơ hình 3D thực ảo, tầm quan trọng khoa học, kỹ thuật đời sống, ưu, nhược điểm mơ hình 3D Tiếp luận văn trình bày tốn tối ưu hóa mơ hình 3D, đặc điểm mơ đầu vào đầu tốn Sau kỹ thuật áp dụng tốn tối ưu hóa lưới tam giác lưới tứ giác.Với phương pháp tối ưu hóa mơ 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 mơ hình sử dụng cho việc thử nghiệm tối ưu mơ hình Trong số mơ hình sử dụng lại nghiên cứu trước, cịn lại mơ hình tơi 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 mơ 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 mơ hình kết nghiên cứu với plugin tối ưu hóa tích hợp sẵn 3Ds Max, … Chương trình mơ việc tối ưu giúp người dùng mơ 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 mơ hình mà số lượng lưới bề mặt thấp Nhất việc tối ưu hóa cho mơ hình lưới tứ giác, hỗ trợ cho việc tạo chuyển động mà hình khơng bị méo mó, cơng việc làm khiến công ty tốn nhiều thời gian tiền bạc để nhà thiết kế làm việc tay Bài tốn tối ưu hóa bề mặt lưới mơ hình tốn có nhiều ý nghĩa khoa học, cơng 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 thơng minh, nói riêng cơng nghệ thơng tin nói chung Rất cảm ơn nhà nghiên cứu, quý thầy cô quý vị quan tâm bỏ thời gian đọc luận văn 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Huân, Vũ Đức Thái (2006), Kỹ thuật lập trình mơ 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 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 459-466 [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 ... CHƯƠNG THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TỐN TỐI ƯU MƠ HÌNH 1.1 Khái quát thực ảo mô hình 3D thực ảo 1.1.1 Thực ảo .2 1.1.2 Cấu tạo mơ hình 3D 1.1.3 Các phương pháp tạo mơ hình. .. 53 Hình 3.7 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 75% 54 Hình 3.8 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với tham số tối ưu 50% 55 Hình 3.9 Hình ảnh mơ hình trước sau tối ưu với... thể ảo phòng thực ảo viện Hình 1.7: Mơ hình 3D tim người Hình 1.8 Mơ hình 3D hình cầu cắt vắt .8 Hình 1.9 Một mặt hình hộp tạo mặt tam giác 10 Hình 1.10 Mơ hình 3D