Thạc Sĩ Xây dựng mặt lưới tam giác 3d xấp xỉ mặt cong tham số bézier

File .rar gồm có:
Demo chương trình
Slide báo cáo
Nội dung luận văn
MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tàiSự ra đời của đồ họa máy tính thực sự là cuộc cách mạng trong giao tiếp giữa người dùng và máy tính. Với lượng thông tin trực quan, đa dạng và phong phú được chuyển tải qua hình ảnh, các ứng dụng đồ họa máy tính đã lôi cuốn nhiều người, nhiều ngành nhờ tính thân thiện, dễ dùng, kích thích khả năng sáng tạo và tăng đáng kể hiệu suất làm việc. Các đối tượng trong thế giới thực phần lớn là các đối tượng ba chiều, nên việc thể hiện các đối tượng ba chiều trên máy tính là một công việc hết sức cần thiết để đưa tin học gần gũi với thực tế hơn.
Mặt cong tham số Bézier trong đồ họa máy tính được sử dụng để mô tả đối tượng trong thế giới thực và được ứng dụng rộng rãi vào các lĩnh vực mới như CAD/CAM, trò chơi game 3D, phim hoạt hình 3D, thực tại ảo (virtual reality), kiến trúc, bảo tồn các di sản văn hóa, v.v Từ đó đặt ra nhu cầu tìm hiểu các phương pháp biểu diễn mặt cong tham số. Các đối tượng mặt cong sau đó được đưa về dạng lưới đa giác xấp xỉ mặt cong mục đích để tính toán, chế tạo, hiển thị, kết xuất một đối tượng 3D hoàn chỉnh theo yêu cầu. Do vậy, việc nghiên cứu các dạng đường và mặt cong tham số Bézier phục vụ quá trình mô hình hóa đối tượng 3D, từ đó xây dựng bề mặt lưói tam giác xấp xỉ với mặt cong tham số Bézier để tô bóng, hiển thị đối tượng, kết xuất ra file dữ liệu nhằm phục vụ sản xuất CAD/CAM đang là một yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn như trên, tôi đã thực hiện đề tài luận văn cao học:
“XÂY DỰNG MẶT LƯỚI TAM GIÁC 3D XẤP XỈ MẶT CONG THAM SỐ BÉZIER”
2. Mục đích nghiên cứu- Tìm hiểu phương pháp biểu diễn đối tượng 3D, đường và mặt cong tham số Bézier
- Nghiên cứu giải pháp chuyển đổi một bề mặt trơn tham số Bezier sang dạng lưới tam giác nhằm tính toán xử lý, hiển thị nhằm phục vụ cho các ứng dụng thực tiễn.
- Xây dựng chương trình thực nghiệm tạo mặt lưới xấp xỉ với một mặt cong tham số Bézier cho trước
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứuĐề tài tập trung nghiên cứu phương pháp biểu diễn và xây dựng các bề mặt tham số Bézier và kỹ thuật chuyển đổi từ bề mặt trơn tham số Bézier sang bề mặt lưới tam giác xấp xỉ tương ứng. Đối tượng nghiên cứu cụ thể đó là:
- Mô hình hóa 3D
- Đường và mặt cong tham số Bézier
- Bề mặt lưới 3D
- Kỹ thuật tạo lưới tam giác từ mặt cong tham số Bézier
4. Phương pháp nghiên cứu- Thu thập tài liệu và thông tin liên quan đến cơ sở lý thuyết của đề tài
- Lựa chọn phương pháp, cách tiếp cận phù hợp với nội dung
- Xác định phạm vi nghiên cứu và phương pháp giải quyết vấn đề
- Nghiên cứu phương pháp biểu diễn đường và mặt cong tham số Bézier
- So sánh, đánh giá các phương pháp hiện
- Đề xuất giải pháp tạo lưới cho các đối tượng mặt cong tham số Bézier
- Xây dựng chương trình thực nghiệm
- Kiểm tra, thử nghiệm và đánh giá kết quả
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài- Hỗ trợ cho việc mô phỏng các đối tượng thế giới thực, mô hình hóa thực tại ảo, mô phỏng hình học, game và phim hoạt hình 3D.
- Giải pháp xây dựng lưới đối tượng 3D mặt cong tham số Bézier.
- Cung cấp chức năng mô hình hóa đối tượng 3D, thao tác trên đối tượng 3D và hiển thị các thông số hình học của đối tượng, kết xuất ra tập tin mô tả thông tin về đối tượng.
- Cung cấp chức năng hỗ trợ tái tạo vật thể từ tập điểm rời rạc 3D thành mô hình đối tượng 3D, thiết kế và hiệu chỉnh mô hình, kết xuất các đối tượng mặt cong tham số 3D thành các file dữ liệu phục vụ cho quá trình sản xuất CAD/CAM chuyên dụng.
- Xây dựng chế tạo vật thể trên máy.
- Ứng dụng kỹ thuật tạo lưới tam giác xấp xỉ mặt cong tham số Bézier để tô bóng, hiển thị và xử l‎ý.
6. Bố cục của luận vănNội dung luận văn được chia thành ba chương tương ứng với ba nội dung nghiên cứu. Các chương nghiên cứu có liên quan mật thiết và hỗ trợ nhau. Các chương trước sẽ là nền tảng để nghiên cứu và xây dựng chương sau.
Chương 1 trình bày BIỂU DIỄN ĐỒ HỌA CÁC ĐỐI TƯỢNG BA CHIỀU. Trong phần này tìm hiểu các phương pháp để mô hình hóa một đối tượng 3D mà nội dung chính là các cơ sở toán học về đường và mặt cong tham số cùng các phép biến đổi hình học 3D.
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN MẶT CONG TAM GIÁC BÉZIER được trình bày. Trọng tâm của chương này trình bày các cơ sở toán học để biểu diễn một mặt cong tham số tam giác Bézier.
Nội dung của Chương 3 trình bày trọng tâm đến việc XÂY DỰNG MẶT LƯỚI TAM GIÁC XẤP XỈ MẶT CONG THAM SỐ BÉZIER. Nội dung trình bày khái quát một số phương pháp xây dựng lưới tam giác theo các phương pháp khác nhau dựa trên giải thuật de Casteljau. Đề xuất phương pháp xây dựng, làm mịn lưới bằng các PN-triangles sẽ là hướng nghiên cứu và phát triển sau này. Sau cùng là một số kết quả thực nghiệm minh họa.
Phần cuối là Kết luận và hướng phát triển.

MỤC LỤC​
LỜI CAM ĐOAN i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT. iv
DANH MỤC CÁC HÌNH v
MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 2
4. Phương pháp nghiên cứu. 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3
6. Bố cục của luận văn. 3
Chương 1 BIỂU DIỄN ĐỒ HỌA ĐỐI TƯỢNG BA CHIỀU 5
1.1 Giới thiệu mô hình hóa đối tượng. 5
1.2. Các phương pháp biểu diễn đối tượng 3D 5
1.2.1. Lưới đa giác. 5
1.2.2. Các mảnh mặt cong tham số. 6
1.3. Các phép biến đổi ba chiều. 18
1.3.1. Biểu diễn điểm trong không gian 3D 18
1.3.2. Phép tịnh tiến. 20
1.3.3. Phép biến đổi tỉ lệ. 20
1.3.4. Phép biến dạng. 21
1.3.5. Phép lấy đối xứng. 22
1.3.6. Phép quay ba chiều. 22
1.4. Thư viện hỗ trợ xử l‎ý đồ họa OpenGL. 24
1.4.1. Giới thiệu. 24
1.4.2. Một số thư viện quan trọng. 25
1.5. Kết chương. 25
Chương 2 PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN MẶT CONG TAM GIÁC BÉZIER 26
2.1. Đường cong Bézier 26
2.2. Mặt cong tứ giác Bézier 36
2.2.1. Mặt cong tham số. 36
2.2.2. Mặt cong tứ giác Bézier 37
2.2.3. Tính chất của mặt cong tứ giác Bézier 38
2.3. Mặt cong tam giác Bézier 39
2.3.1. Phương trình mặt cong tam giác Bézier 40
2.3.2. Tính chất của mặt cong tam giác Bézier 43
2.4. Tính liên tục. 43
2.4.1. Tính liên tục của đường cong. 44
2.4.2. Tính liên tục của mặt cong. 45
2.4.3. Ghép các mảnh mặt cong tam giác Bézier 46
2.5. Kết chương. 49
Chương 3 XÂY DỰNG MẶT LƯỚI TAM GIÁC XẤP XỈ MẶT CONG THAM SỐ BÉZIER 50
3.1. Giới thiệu. 50
3.2. Tạo lưới xấp xỉ mặt cong tam giác Bézier 52
3.2.1. Giải thuật xác định một điểm trên mặt tam giác Bézier 52
3.2.2. Giải thuật Subdivision. 57
3.2.3. Giải thuật với Point Normal - Triangles. 59
3.3. Phân tích và xây dựng chương trình. 64
3.3.1. Phân tích yêu cầu. 64
3.3.2. Thiết kế chương trình. 65
3.3.3. Kết quả thực hiện chương trình. 68
3.4. Kết chương. 70
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 71
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ