網(wǎng)格變形中的特征線提取與曲面重構(gòu)研究.pdf

1、網(wǎng)格變形是三維模型處理領(lǐng)域中的重要組成部分，它是近幾年來計算機圖形學中的研究熱點之一，很多研究成果已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如動畫制作，影視廣告，以及計算可視化等領(lǐng)域。網(wǎng)格變形大體可分為兩類：一類是基于能量優(yōu)化，另一類是基于插值重構(gòu)。前者屬于間接變形，速度較快、效果較好，但是變形不易控制，且適用范圍較窄；后者則具有較強的操作性，算法簡單實用，但效率不高而且容易失真。根據(jù)上述兩類算法的優(yōu)劣性，衍生出結(jié)合多種方法的混合變形技術(shù)，已成為近年來網(wǎng)格

2、變形的發(fā)展趨勢。本文針對插值重構(gòu)方法中最流行的提取模型輪廓特征線來重構(gòu)變形曲面的方法進行了相關(guān)研究，主要作了以下三個方面的工作。
　　 第一，研究了形狀直徑函數(shù)(Shape Diameter Function，簡稱SDF)值的模型分塊技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了一種利用K-D樹空間劃分的網(wǎng)格模型分塊方法。該方法利用K-D樹的空間劃分，通過它的每一層檢測不同的屬性(關(guān)鍵字)值來決定選擇分枝的方向，使劃分后的模型塊與物體的實際結(jié)構(gòu)相吻合

3、。與傳統(tǒng)的利用SDF值模型分塊方法相比，本文給出的算法在一定程度上增加了模型分塊的有效性，同時又為后期的骨骼線提取打下了良好的基礎(chǔ)。
　　 第二，通過基于K-D樹空間劃分的SDF值模型分塊，給出了一種網(wǎng)格模型骨骼線和模型輪廓特征線的提取方法。模型輪廓特征線變形由于其自身提取困難，比較適合于給定特征線參數(shù)值的情況，且變形范圍較窄。而單純的使用骨骼線驅(qū)動變形又容易出現(xiàn)不自然的效果。本文通過把網(wǎng)格模型輪廓特征線結(jié)合到模型骨骼線上，讓骨

4、骼線變形的易于操縱、簡單實用等優(yōu)勢和特征線變形保持細節(jié)的優(yōu)勢結(jié)合起來，增強網(wǎng)格模型的變形效果。
　　 第三，提出了一種用輪廓線作為邊界條件，然后利用偏微分方程來實現(xiàn)動態(tài)曲面重構(gòu)方法。由于偏微分方程構(gòu)造曲面簡單易行，只需給定曲面的邊界及其上的跨界導矢，即可生成光滑曲面。因此，本文通過在偏微分方程表示的曲面輪廓線中引入變形參數(shù)來代替點關(guān)聯(lián)的方法，實現(xiàn)動態(tài)曲面重構(gòu)。實驗結(jié)果表明，本文方法所重構(gòu)出的變形曲面自然連貫且客觀真實，可應(yīng)用于藝