本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)格模型姿態(tài)遷移與拓?fù)鋬?yōu)化　出處：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：三維模型的形狀編輯與拓?fù)鋬?yōu)化是數(shù)字幾何處理的重要內(nèi)容.通過形狀編輯技術(shù)可以使得用戶更方便地創(chuàng)建各種各樣的新形狀與新姿態(tài),而網(wǎng)格剖分質(zhì)量對(duì)模型編輯與操縱等數(shù)字幾何處理有直接影響.基于樣例的網(wǎng)格建模技術(shù)為模型重用提供了一種重要途徑.作為基于樣例的網(wǎng)格建模技術(shù),變形遷移利用參考網(wǎng)格模型不同姿態(tài)之間的變形來驅(qū)動(dòng)源網(wǎng)格模型進(jìn)行形變.不同于變形遷移,姿態(tài)遷移僅輸入?yún)⒖寄Ｐ偷囊粋�(gè)姿態(tài),由于對(duì)姿態(tài)的定義比較困難,這使得研究連接關(guān)系不同的網(wǎng)格模型之間的姿態(tài)遷移具有挑戰(zhàn)性.由于四邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特殊性,使得四邊形網(wǎng)格的優(yōu)化比較困難,四邊形網(wǎng)格質(zhì)量受螺旋條帶結(jié)構(gòu)的影響.本文對(duì)這兩方面的內(nèi)容展開研究,具體內(nèi)容及主要貢獻(xiàn)如下：1)特征保持的譜姿態(tài)遷移.網(wǎng)格模型的拉普拉斯矩陣的低頻成分編碼網(wǎng)格模型的粗略姿態(tài),而網(wǎng)格的拉普拉斯坐標(biāo)保持模型細(xì)節(jié)特征,我們把這兩者統(tǒng)一到一個(gè)框架中,提出了一個(gè)細(xì)節(jié)保持的譜姿態(tài)遷移方法,并定義相應(yīng)的非線性優(yōu)化能量.由于求解該非線性優(yōu)化問題導(dǎo)致一個(gè)稠密線性系統(tǒng),我們集成了基于廣義重心坐標(biāo)的子空間技術(shù),這不僅能大大降低解空間的規(guī)模,而且由于一定程度上減少了變形的自由度而使得解的穩(wěn)定性得到保證.2)分層譜姿態(tài)遷移策略.三維模型姿態(tài)具有多尺度性質(zhì),利用模型的低頻系數(shù)只能處理模型的大尺度姿態(tài),而無法顧及中尺度姿態(tài)或局部區(qū)域的姿態(tài),導(dǎo)致姿態(tài)遷移不充分.我們把參考姿態(tài)看成是一個(gè)分層結(jié)構(gòu),利用模型分割技術(shù)把原本不是大尺度的姿態(tài),即中小尺度姿態(tài),轉(zhuǎn)化成局部區(qū)域的大尺度姿態(tài).然后,對(duì)這些局部區(qū)域的姿態(tài)應(yīng)用同樣的姿態(tài)遷移方法.通過分層姿態(tài)遷移能夠把參考模型的不同尺度的姿態(tài)逐步地遷移到源模型上,獲得令人滿意的姿態(tài)遷移效果.3)四邊形網(wǎng)格中螺旋條帶生成算法.四邊形網(wǎng)格的拓?fù)涞恼齽t性受螺旋條帶結(jié)構(gòu)的影響,而螺旋條帶跟四邊形網(wǎng)格中的不規(guī)則點(diǎn)密切相關(guān).我們系統(tǒng)地分析了四邊形網(wǎng)格中不規(guī)則頂點(diǎn)與螺旋條帶的關(guān)系以及不規(guī)則頂點(diǎn)對(duì)螺旋條帶走向的影響,給出了四邊形網(wǎng)格中基于原網(wǎng)格的螺旋條帶生成算法,并應(yīng)用于四邊形網(wǎng)格模型的拓?fù)鋬?yōu)化.通過修改螺旋條帶的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以減少四邊形網(wǎng)格的奇異頂點(diǎn)個(gè)數(shù)從而提高網(wǎng)格質(zhì)量.
[Abstract]:Shape editing and topology optimization of 3D model is an important part of digital geometry processing. Editing technology can make it easier for users to create a variety of new shapes and new attitude through the mesh shape, and the quality of model editing and manipulation of digital geometry processing has a direct impact. Provides an important way for grid modeling technology sample the model is based on reuse. As the grid modeling technology based on the sample deformation transfer with deformation between different attitude reference mesh model to drive the source mesh model deformation. Different from the deformation of migration, migration only a gesture input attitude reference model, the definition of the attitude is more difficult, which makes the Research on grid connection between model the relationship between different attitude transfer challenging. Because of the particularity of quadrilateral mesh structure, the optimization of the quadrilateral mesh is difficult , quadrilateral mesh quality is influenced by the spiral strip structure. This paper studies the content of these two aspects, the specific contents and main contributions are as follows: 1) the migration characteristics. Keep spectrum attitude attitude rough grid model Laplasse matrix encoding the low-frequency components of the grid model, and Laplasse coordinates keep the details of feature model. We put the two into a unified framework, put forward a method of attitude transfer spectral detail preserving, and define the corresponding energy. Because of the nonlinear optimization to solve this nonlinear optimization problem leads to a dense linear system, we integrated the generalized barycentric coordinates based on subspace, which can not only reduce the solution space the scale, and to some extent reduce the deformation due to the degree of freedom and the stability of solution is guaranteed.2) hierarchical spectrum migration strategy. Attitude attitude with 3D model A multiscale nature, using the model of the low frequency coefficient model can only deal with large scale attitude, and can not take into account the mesoscale attitude or local attitude, attitude to migration is not sufficient. We put the reference attitude as a hierarchical structure, this is not the original segmentation technology of large scale attitude by the model, namely small scale attitude into a large scale, the local attitude. Then, on these areas pose the same attitude application migration method. Through the hierarchical attitude to migration reference model of different scale attitude gradually migrate to the source model, obtain satisfactory attitude transfer effect.3) quadrilateral mesh generation algorithm of spiral strip the topological quadrilateral mesh regularity influenced by spiral strip structure, and spiral bands with irregular quadrilateral grid points are closely related. We systematically analyzed four Influence of the shape of irregular grid boundary vertices and spiral bands and irregular vertices of spiral bands to, given the original spiral grid based quadrilateral mesh generation algorithm with, and the application of topology optimization in quadrilateral mesh model. By modifying the spiral strip topology can reduce the number of singular the vertices of quadrilateral mesh so as to improve the quality of the grid.

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.7

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本文編號(hào)：1384472