基于物理的仿真方法是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中的一大熱點(diǎn),其中涉及了各種不同類型的物體,例如:剛體、柔性體、流體等等。如何得到具有物理真實(shí)感的柔性體形變是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、電影制作、醫(yī)療診斷以及工業(yè)制造中的關(guān)鍵問題,這一技術(shù)在業(yè)界有著諸多運(yùn)用。一個(gè)柔性體的材料模型描述了形變與所產(chǎn)生內(nèi)力之間的關(guān)系,這一關(guān)系可能具有高度非線性的特征。因此,本文采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為基本彈性材料模型的補(bǔ)充,從而表達(dá)出復(fù)雜且多樣的真實(shí)或藝術(shù)效果。本文提出了一個(gè)從物體稀疏運(yùn)動(dòng)軌跡中學(xué)習(xí)柔性體材料模型的框架,最終基于該模型模擬得到更多該柔性體的具有物理真實(shí)感的動(dòng)畫。為了解決軌跡稀疏,即獲取的表面點(diǎn)不完整的問題,我們用稀疏降維時(shí)空優(yōu)化算法來(lái)生成完整的軌跡運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),并生成校正的補(bǔ)償力,之后再用徑向基函數(shù)來(lái)學(xué)習(xí)形變到補(bǔ)償力的映射關(guān)系。在學(xué)習(xí)到由徑向基函數(shù)表達(dá)的材料模型后,為了提升模型的使用速度,還需要將其轉(zhuǎn)化為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于上述算法,本文給出了大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明和驗(yàn)證。

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及其意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述
        1.2.1 基于物理的仿真方法
        1.2.2 本構(gòu)模型
        1.2.3 材料建模
        1.2.4 材料模型的參數(shù)化表達(dá)
        1.2.5 材料粗化
        1.2.6 本文主要架構(gòu)
第二章 算法概述
    2.1 柔性體建模方案設(shè)計(jì)
    2.2 算法總覽
第三章 柔性體材料建模方法
    3.1 基本材料模型
    3.2 參數(shù)化材料補(bǔ)償模型
第四章 材料學(xué)習(xí)算法
    4.1 正向仿真方法
    4.2 預(yù)啟動(dòng)
    4.3 時(shí)空優(yōu)化
        4.3.1 時(shí)空優(yōu)化算法的公式化描述
        4.3.2 模型降階方法
        4.3.3 稀疏降維時(shí)空優(yōu)化
        4.3.4 在帶噪音的真實(shí)數(shù)據(jù)上做時(shí)空優(yōu)化
    4.4 模型的參數(shù)化表達(dá)
    4.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造
第五章 結(jié)果與分析
    5.1 時(shí)空優(yōu)化算法
    5.2 非線性本構(gòu)材料建模
    5.3 經(jīng)典超彈性材料建模的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.4 用戶自定義的彈性和阻尼模型
    5.5 真實(shí)材料的學(xué)習(xí)
    5.6 材料粗化
    5.7 徑向基函數(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的對(duì)比
    5.8 性能對(duì)比
    5.9 附錄:所有實(shí)驗(yàn)用例模型的詳細(xì)參數(shù)一覽
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間發(fā)表的論文
碩士期間參加的科研工作
碩士期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3829657