面向特征的傳統(tǒng)藝術圖案建模技術研究.pdf

1、隨著世界各國對傳統(tǒng)文化遺產(chǎn)保護的重視，傳統(tǒng)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化建模也越來越受到學者的關注。傳統(tǒng)藝術圖案作為文化遺產(chǎn)的一部分，有著很高的審美價值和應用價值。對于傳統(tǒng)藝術圖案而言，其建模過程就是通過對圖案的形狀以及藝術特征進行分析和歸納，在計算機中存儲和處理，并在需要的時候展示給用戶。傳統(tǒng)藝術圖案建模的意義，一方面是對傳統(tǒng)藝術圖案的保護和繼承：通過建?？梢杂行У谋４孢@些傳統(tǒng)的藝術圖案，而且在建模過程中需要對傳統(tǒng)藝術圖案進行分析，也是對傳統(tǒng)藝術圖

2、案特定規(guī)律特征的歸納和總結：另一方面也需要相應的圖形學算法來滿足建模過程中的各種需求，這在一定意義上也促進了圖形學算法的發(fā)展。傳統(tǒng)藝術圖案數(shù)字化的結果還可以用于娛樂、動畫等產(chǎn)業(yè)，體現(xiàn)出實際的應用價值。 本文的面向特征的傳統(tǒng)藝術圖案建模方法，是針對剪紙這一類藝術圖案做研究，率先提出了三維剪紙圖形這一藝術形式并完成了一個三維剪紙圖形的編輯系統(tǒng)。三維剪紙圖形是用二維剪紙圖案裝飾的具備二維剪紙?zhí)卣鞯娜S幾何模型，其建模是指用參數(shù)控制的矢

3、量幾何圖案來表示剪紙?zhí)卣鲌D案，并通過網(wǎng)格模型的表面編輯方法解決二維剪紙圖案在三維網(wǎng)格模型表面映射問題。本文的貢獻如下： (1)本文率先提出了一種面向特征的剪紙藝術圖案的矢量幾何圖案構造方法。剪紙圖案包含不同變化特征的紋樣和結構信息，因此很難用簡單的模型來表示。我們用面向特征的建模方法對樣本藝術圖案做分析，根據(jù)圖案的差異與相似關系能夠準確的抽取其特征，并建立特征模型，來表示圖案之間異同以及變化關系，并用矢量幾何圖案來表示剪紙圖案。

4、這些矢量幾何圖案作為基本的單元構成組件庫，在組件庫中用戶可以選擇基本單元并組合生成新剪紙圖案。 (2)本文提出了面向矢量幾何圖案的分層網(wǎng)格模型表面編輯算法，它將層次定義為模型表面可重疊的面片區(qū)域，與不同層次對應的矢量幾何圖案可以互相重疊的在模型表面編輯。而傳統(tǒng)的模型分片方法得到的是無交疊的區(qū)域，它引入的邊界約束限制了表面編輯時矢量幾何圖案在模型表面的排布。分層的網(wǎng)格模型表面編輯方法消除了這個限制，能夠準確的映射矢量幾何圖案到網(wǎng)格

5、模型表面并實現(xiàn)矢量幾何圖案快速的移動、修改、復制、粘貼和刪除功能。 此外現(xiàn)有的分層網(wǎng)格模型表面編輯方法只修改模型的幾何信息，而沒有修改模型的拓撲結構。本文的方法將矢量幾何圖案在各自對應層次上分別進行幾何信息與拓撲結構的融合，同時更新和保持層次與結果模型拓撲關系的對應，在合并所有的層次后得到正確拓撲結構的結果模型。 (3)在參數(shù)化方法這一領域，本文提出了一種基于網(wǎng)格模型微分屬性控制的參數(shù)化優(yōu)化方法，可以結合不同參數(shù)化方法的

6、優(yōu)點，綜合得到優(yōu)化的參數(shù)化映射結果。傳統(tǒng)的參數(shù)化方法將問題都定義為針對特定變形函數(shù)最小化的約束求解問題。然而對于頂點曲率變化比較大的曲面，現(xiàn)有參數(shù)化方法很難保證參數(shù)域上頂點扭曲變形程度以及映射前后頂點分布密度的一致性。我們首先定義了頂點的變形度量，用于衡量不同參數(shù)化方法結果在參數(shù)平面上由頂點引起變形扭曲，然后在微分幾何理論基礎上，計算每個頂點在扭曲變形最小的參數(shù)平面上的微分坐標，并以此來構造梯度場，最后在新的參數(shù)域上重建網(wǎng)格模型，得到扭