基于單幅手繪線畫圖的三維自由形體重建和生成.pdf

1、在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)字娛樂(lè)領(lǐng)域，手繪是一種重要的藝術(shù)呈現(xiàn)方式，也是人們傳達(dá)思想的一種常用方式。在三維形狀的創(chuàng)建和生成中,基于手繪的建模是一個(gè)熱門的研究方向。手繪建模以其特有的方式自然地將已有的藝術(shù)創(chuàng)造形式融合于三維模型的創(chuàng)建中，令設(shè)計(jì)者能夠?qū)Ｗ⒂谒囆g(shù)的創(chuàng)作并從繁雜的建模操作中解脫出來(lái)。同時(shí)，手繪線畫圖中所包含的重要語(yǔ)義信息，也為三維物體的重建和生成提供了深度計(jì)算的一種線索。針對(duì)三維自由形體，本文著重研究基于用戶手繪的建模技術(shù)、基于單幅圖像

2、的建模技術(shù)、基于特征感知的形狀簡(jiǎn)化建模技術(shù)。
　　本文主要工作和取得的研究成果如下：
　　1）在基于用戶手繪的三維建模方面，本文提出了一個(gè)有效創(chuàng)建三維對(duì)稱自由形體的建模方法和系統(tǒng)。三維重建任務(wù)通常將對(duì)稱形體分解為兩種類型的部分，即自對(duì)稱形體部分和相互對(duì)稱形體部分。兩種類型的部分均以交互方式創(chuàng)建：根據(jù)一個(gè)唯一的對(duì)稱面，用戶首先在繪制平面上為物體每個(gè)部分描繪二維曲線。利用鏡像對(duì)稱的特性，該方法可以方便地計(jì)算用戶手繪曲線的深度坐標(biāo)

3、，從而獲得三維構(gòu)造曲線。結(jié)合物體每個(gè)部分的一對(duì)對(duì)稱構(gòu)造曲線和一對(duì)一般構(gòu)造曲線，應(yīng)用了改進(jìn)的剖面混合算法為物體各部分生成參數(shù)曲面。最終逐步生成三維對(duì)稱自由形體并用網(wǎng)格表示。
　　2）在基于單幅圖像的三維建模方面，本文提出了一種利用二維手繪線畫圖重建生成三維對(duì)稱自由形體的便捷方法。在以單幅圖像為背景的畫布上，用戶首先根據(jù)圖像中的物體位置為待重建模型指定一個(gè)對(duì)稱面，然后為確定了對(duì)稱面的物體繪制出其各個(gè)子部分的手繪線條，每個(gè)子部分通常由四

4、條手繪曲線表示，即一對(duì)對(duì)稱曲線和一對(duì)非對(duì)稱的一般曲線。對(duì)稱曲線的深度坐標(biāo)信息可以利用物體對(duì)稱面信息進(jìn)行計(jì)算，一般曲線的深度坐標(biāo)信息則可以由同一子部分的三維對(duì)稱構(gòu)造曲線計(jì)算得到。利用恢復(fù)了深度信息的三維構(gòu)造曲線，自由形體的每個(gè)部分可以分別由一對(duì)對(duì)稱構(gòu)造曲線和一對(duì)非對(duì)稱構(gòu)造曲線利用旋轉(zhuǎn)混合方法生成其參數(shù)曲面，并離散化為三角網(wǎng)格表示。最后,根據(jù)輸入圖像中物體的紋理信息，進(jìn)一步合成自由形體每一部分的表面紋理以得到三維真實(shí)物體。
　　3）在

5、針對(duì)三維形狀的建模和簡(jiǎn)化中，利用內(nèi)容感知的視覺(jué)顯著性度量，本文提出了一種新穎的特征感知三維形狀簡(jiǎn)化建模方法。通過(guò)在高度精細(xì)的三維網(wǎng)格上穩(wěn)定提取浮雕高度，并利用在高斯加權(quán)浮雕高度上尺度依賴的中心環(huán)繞算子計(jì)算模型視覺(jué)顯著性度量。在視覺(jué)顯著性度量主導(dǎo)下，本文的特征感知形狀簡(jiǎn)化算法利用頂點(diǎn)對(duì)顯著性加權(quán)的高維特征空間二次誤差度量，在模型頂點(diǎn)對(duì)合并中基于誤差度量極小進(jìn)行迭代收縮實(shí)現(xiàn)形狀簡(jiǎn)化建模，其中的特征空間二次誤差度量在包含了網(wǎng)格頂點(diǎn)位置和法向信