基于移動最小二乘的二維形狀變形和形狀插值控制.pdf

1、計算機動畫是一種利用人眼視覺暫留效應原理，通過連續(xù)播放一系列靜止的圖畫，讓人在視覺上產生景物運動錯覺的技術。它是計算機圖形學與藝術相結合的產物，目前廣泛應用于影視特技制作、建筑裝潢設計、商業(yè)廣告等領域。
　　二維形狀變形和二維形狀插值是計算機動畫中的重要技術。在二維形狀變形技術中，研究人員最近提出了一種基于移動最小二乘的變形方法。該方法允許用戶通過點和線來實時操作二維角色，并且能夠生成光滑且視覺真實的角色變形結果。但是，該方法采用

2、歐氏距離作為變形約束權值，而沒有考慮角色形狀的拓撲結構，導致可能產生扭曲的變形結果。在二維形狀插值技術中，保剛性插值算法能夠產生比較自然的形狀過渡效果。但是，在這類方法中，形狀的中間過渡序列一般完全由源和目標形狀決定，而缺乏有效手段讓用戶可以控制中間過渡序列的產生。
　　針對上述問題，分別提出了一種考慮拓撲結構的移動最小二乘卡通角色變形方法和一種基于移動最小二乘的形狀插值控制方法。主要內容包括:
　　(1)提出了一種考慮拓撲

3、結構的移動最小二乘卡通角色變形方法。首先，基于用戶的交互約束配置，在角色形狀上最小化拉普拉斯能量函數(shù)，得到一組權值，我們稱該組權值為“調和權值”。然后，以調和權值作為變形約束權值，對卡通角色進行移動最小二乘變形。由于“調和權值”考慮了形狀的拓撲結構并且以一種局部擴散的方式傳播了用戶交互約束的變形影響，最終有效避免了可能的變形扭曲。此外，設計了一種保面積的移動最小二乘變形方法，適用于不可壓縮角色物體的變形。實驗結果表明，新方法有效避免了可

4、能的形狀扭曲，能夠實時地產生光滑且視覺真實的卡通角色變形效果。
　　(2)提出了一種基于移動最小二乘的形狀插值控制方法。該方法允許用戶通過若干個控制點來控制形狀的插值過渡序列。首先，以保剛性插值算法為基礎，生成源和目標形狀之間的初始過渡序列。然后，為了控制形狀的過渡序列，用戶根據(jù)需要在源形狀上預放置若干個控制點。最后，在選定的中間幀上，用戶編輯這些控制點，算法基于移動最小二乘變形技術自動把用戶控制光滑地傳播到整個形狀以及相鄰幀上，