維持特征的模型尺寸調(diào)整.pdf

1、隨著三維掃描和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，三維數(shù)字幾何模型已成為一種新興的數(shù)字媒體，在三維游戲，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)，電影特效，工業(yè)造型設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)仿真以及數(shù)字文化遺產(chǎn)保護(hù)等方面取得了日益廣泛的應(yīng)用。針對(duì)這類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的處理，也成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，即數(shù)字幾何處理。近十多年來(lái)，無(wú)論是學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界，數(shù)字幾何處理都引起了人們的關(guān)注，技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，但是，隨著相應(yīng)研究的不斷深入和應(yīng)用范圍的愈加廣泛，數(shù)字幾何處理研究中仍然充滿著挑戰(zhàn)。

2、　　 如何高效快速獲得離散的數(shù)字幾何模型就是一個(gè)實(shí)際的問(wèn)題。對(duì)內(nèi)容相同且只是尺寸不同的三維網(wǎng)格模型，都從實(shí)際模型掃描得到，或者重新設(shè)計(jì)生成是沒(méi)有意義的。一個(gè)很自然的想法是重用已有的模型，來(lái)獲得新的三維網(wǎng)格模型。尺寸調(diào)整就是一種有效的模型重用方法。
　　 尺寸調(diào)整是指沿著正交的方向壓縮或拉伸模型。最簡(jiǎn)單的模型尺寸調(diào)整是沿著某個(gè)方向(典型的是坐標(biāo)軸方向)全局均勻放縮模型。但是這將會(huì)破壞特征，產(chǎn)生不必要的扭曲。很顯然，放縮尺度越大，

3、扭曲越明顯。然而扭曲并不是均勻分布的，特征區(qū)域相對(duì)于非特征區(qū)域扭曲更大。這就意味著合理的模型尺寸調(diào)整應(yīng)該根據(jù)模型局部特征實(shí)現(xiàn)非均勻放縮，維持特征區(qū)域，而尺寸要求由非特征區(qū)域的放縮來(lái)滿足。
　　 由此，本文中提出一個(gè)新穎的方法實(shí)現(xiàn)內(nèi)容相關(guān)的網(wǎng)格模型尺寸調(diào)整。該方法根據(jù)微分幾何信息度量網(wǎng)格邊的敏感性，從而區(qū)分對(duì)尺寸調(diào)整方向敏感的特征區(qū)域。然后理論上對(duì)每條邊引入一個(gè)“彈簧”，其彈性系數(shù)由邊的敏感性確定，建立一個(gè)彈性能量系統(tǒng)。維持網(wǎng)格的

4、連接關(guān)系不變，進(jìn)而采用基于網(wǎng)格的變形技術(shù)來(lái)極小化彈性能量變化，調(diào)整網(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)不一致的放縮，保持特征。同時(shí)放縮尺寸要求由迭代求解線性系統(tǒng)保證。我們的技術(shù)可以在調(diào)整尺寸的時(shí)候抑制不合理的扭曲，同時(shí)維持原始模型的特征和結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)基于網(wǎng)格形式表示的數(shù)字幾何模型，本文主要圍繞網(wǎng)格上的變形技術(shù)進(jìn)行了深入探討，提出基于網(wǎng)格表面變形技術(shù)的特征保持模型尺寸調(diào)整方法。本文方法可以自動(dòng)地識(shí)別模型的敏感區(qū)域，并利用敏感信息構(gòu)建一個(gè)優(yōu)化