本文關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) 幾何建模 物理模擬 三維打印 模型插值 模型合成　出處：《國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：當(dāng)今社會(huì)正處于信息化快速發(fā)展的重要階段,人們可以更加快速、更加便捷地獲取自己所需的信息,而且獲取信息的途徑也是越來(lái)越多。不過(guò)在信息化的今天,作為社會(huì)中的每個(gè)個(gè)體,其實(shí)也都在無(wú)時(shí)不刻地產(chǎn)生著數(shù)據(jù),這就造就了當(dāng)下大數(shù)據(jù)的熱潮。但是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域,由于之前模型數(shù)據(jù)獲取相對(duì)較難、成本較高,大數(shù)據(jù)時(shí)代在這一領(lǐng)域似乎并沒(méi)有到來(lái)的跡象,相關(guān)的研究也沒(méi)有受到領(lǐng)域內(nèi)專家學(xué)者足夠的重視。但是,隨著當(dāng)前三維數(shù)據(jù)采集設(shè)備和以可穿戴設(shè)備為代表的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的火熱發(fā)展,我們有充分的理由相信計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)時(shí)代很快將會(huì)到來(lái),基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維幾何研究將獲得更多的關(guān)注。三維輸入設(shè)備的快速發(fā)展給計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究人員帶來(lái)了大量的三維幾何數(shù)據(jù)。不過(guò)其中很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)都未經(jīng)加工處理,大多數(shù)的三維幾何算法不能對(duì)其直接處理,更不用說(shuō)另外一些對(duì)數(shù)據(jù)要求較高的算法。因此,針對(duì)當(dāng)前三維幾何模型序列數(shù)據(jù)較少的問(wèn)題,本文研究了如何利用已有的少量三維模型數(shù)據(jù),通過(guò)模型插值技術(shù)生成更多可用模型數(shù)據(jù),以滿足后續(xù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)相關(guān)算法的需要。在通過(guò)插值算法生成三維模型或者利用三維掃描設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,我們針對(duì)具體應(yīng)用,又研究了如何利用這些數(shù)據(jù)生成新的模型數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō),首先針對(duì)用戶給定的輸入模型,本文研究了基于骨架的三維模型距離場(chǎng)插值算法,算法在不需要用戶交互的前提下插值出了高質(zhì)量的中間模型。其次,利用插值算法對(duì)人體模型的姿勢(shì)進(jìn)行插值,得到姿勢(shì)之間的動(dòng)作序列,在這些動(dòng)作序列上進(jìn)行衣物模擬,生成衣物的模型數(shù)據(jù)庫(kù);基于對(duì)動(dòng)作和與之對(duì)應(yīng)的衣物模型的分析,提出了衣物模型快速生成算法。在給定新的人體動(dòng)作后,算法能夠快速生成與之匹配的衣物模型。最后,本文針對(duì)三維模型打印,通過(guò)理論分析并結(jié)合掃描采集的物體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),綜合分析計(jì)算了打印材料的物理參數(shù),最終能夠讓只能打印單一材料的三維打印機(jī)打印出具有不同物理屬性的目標(biāo)模型。論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括:1.基于骨架的三維幾何模型距離場(chǎng)插值:三維模型插值技術(shù)在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà),游戲和影視等商業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,主要在于它能夠完成從一個(gè)幾何模型到另外一個(gè)幾何模型的平滑過(guò)渡。不過(guò)事實(shí)上,三維模型插值還可以被當(dāng)作一種生成中間數(shù)據(jù)的方法。要得到滿意的中間數(shù)據(jù),最重要的就是要建立兩個(gè)模型之間的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)關(guān)系,而這是圖形學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)難題。本章提出了一種基于三維模型骨架的模型距離場(chǎng)插值方法,得到了高質(zhì)量的模型平滑插值結(jié)果。而且在模型插值路徑中借鑒了基于物理的模型變形策略,使得插值結(jié)果符合人類認(rèn)知。2.基于物理模擬數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的快速衣物生成:衣物模擬也是圖形學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向,它在電子商業(yè)、游戲影視等方面都有著重要的需求,也有著很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文提出了一種基于幾何的衣物快速合成算法框架,嘗試解決衣物模擬真實(shí)感與實(shí)時(shí)性之間的矛盾。它將人體模型和衣物模型分別降維成一系列剛性和非剛性骨骼。在離線階段,通過(guò)兩種模型之間的對(duì)應(yīng),學(xué)習(xí)人體骨骼與衣物骨骼之間的關(guān)系。當(dāng)處于在線模擬階段時(shí),根據(jù)用戶輸入的新的人體姿勢(shì)模型就可以快速驅(qū)動(dòng)衣物形變,從而使形變后的衣物與輸入的人體姿勢(shì)相適應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種基于模擬數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法可以達(dá)到交互性的要求,并且具有較好的真實(shí)感。3.基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)掃描和物理模擬驅(qū)動(dòng)的三維模型打印:目前主流三維打印機(jī)都只能利用單一材料打印模型,這就大大地限制了它的應(yīng)用范圍。本文針對(duì)這種單一材料打印的情況,采用單一材料但具有不同物理屬性的微結(jié)構(gòu),最終使得單一材料三維打印機(jī)可以打印出具有不同物理特性的三維模型。另外,還搭建了掃描三維數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的掃描和模擬追蹤,估算出現(xiàn)實(shí)物體所用材料的屬性。
[Abstract]:This paper studies how to use the three - dimensional model data to generate new model data . However , as the current 3D data acquisition equipment and virtual reality technology represented by wearable device have not been processed , we have studied how to use these data to generate new model data . In the end , with the analysis of the current three - dimensional data acquisition equipment and virtual reality technology with wearable device , we have studied how to use the data - driven three - dimensional model data to produce new model data . This paper puts forward a new frame of clothing fast synthesis algorithm based on geometry , which can quickly drive the deformation of clothes by using single - material printing model . The experimental results show that the three - dimensional model based on dynamic data scanning and physical simulation drive can print out the three - dimensional model with different physical properties .

【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮大春;魯紅;;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在石化工業(yè)運(yùn)行中的應(yīng)用[J];石油化工自動(dòng)化;2010年06期

2 韓志國(guó);;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)容生產(chǎn)[J];中國(guó)傳媒科技;2014年07期

3 付華軍;陳呂芳;;試論數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)言學(xué)習(xí)對(duì)教學(xué)模式的影響[J];科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng);2007年12期

4 黃士力;金惠英;周凡;馮涇;潘崇倫;;面向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的水務(wù)信息一體化數(shù)據(jù)組織與管理[J];水利水文自動(dòng)化;2008年03期

5 刁柏青;喬迪;;元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)在人力資源管理系統(tǒng)建設(shè)中的實(shí)現(xiàn)[J];電力信息化;2011年01期

6 陳穎;;基于信息技術(shù)的語(yǔ)料數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式及其應(yīng)用研究[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2012年11期

7 黃以寬;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，，一種實(shí)用的原型化開(kāi)發(fā)方法[J];電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用;1996年01期

8 黃萬(wàn)武;孫炳文;;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)言學(xué)習(xí)—教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變[J];武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào);2006年11期

9 劉賢梅;張巧生;李君;張晶;;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人體動(dòng)畫(huà)合成研究綜述[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2010年18期

10 王宏;;認(rèn)識(shí)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)過(guò)程控制[J];控制工程;2013年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前7條

1 胡繼華;;元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)在信息資源管理中的應(yīng)用研究——以城建行業(yè)為例[A];中國(guó)地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)第三次代表大會(huì)暨第七屆年會(huì)論文集[C];2003年

2 石磊;;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)新聞的制約與挑戰(zhàn)[A];媒介化社會(huì)的社會(huì)文明建構(gòu)——第四屆“華中地區(qū)研究生新聞傳播學(xué)術(shù)論壇”優(yōu)秀論文集[C];2013年

3 韓守鵬;邱曉剛;黃柯棣;;動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的適應(yīng)性建模與仿真[A];中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)第五次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨2006年全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

4 鄒自明;;國(guó)際日地空間物理虛擬觀測(cè)臺(tái)新進(jìn)展[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十四屆年會(huì)論文集[C];2008年

5 王承博;朱登明;;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模水面動(dòng)畫(huà)合成方法[A];第六屆全國(guó)幾何設(shè)計(jì)與計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

6 劉倩;王緝憲;孫永海;;“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的城市停車政策革新:方法與啟示——以深圳為例[A];:城鄉(xiāng)治理與規(guī)劃改革——2014中國(guó)城市規(guī)劃年會(huì)論文集（05 城市交通規(guī)劃）[C];2014年

7 黃大網(wǎng);南佐民;楊新亮;;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)與英語(yǔ)寫(xiě)作教學(xué)中的語(yǔ)域知識(shí)傳授——基于CLEC語(yǔ)料庫(kù)的個(gè)案研究[A];英語(yǔ)寫(xiě)作教學(xué)與研究的中國(guó)視角——第四屆中國(guó)英語(yǔ)寫(xiě)作教學(xué)與研究國(guó)際研討會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 上�？茖W(xué)學(xué)研究所 李輝 湯琦 梁Pr;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新[N];文匯報(bào);2013年

2 趙國(guó)利;大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新思維[N];解放軍報(bào);2013年

3 吳勇毅;如何建立大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的商業(yè)模式[N];中國(guó)冶金報(bào);2014年

4 羅慶朗;運(yùn)用大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展[N];學(xué)習(xí)時(shí)報(bào);2014年

5 本報(bào)記者 姚傳富;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)已經(jīng)成為潮流[N];人民郵電;2014年

6 本報(bào)記者 別坤;大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能交通[N];計(jì)算機(jī)世界;2013年

7 ;探尋“大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新”的路徑[N];文匯報(bào);2013年

8 中國(guó)科學(xué)院院士 郭華東;科學(xué)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)學(xué)科發(fā)展[N];中國(guó)信息化周報(bào);2014年

9 本報(bào)記者 宋辰;新互聯(lián)時(shí)代 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)商業(yè)變革[N];計(jì)算機(jī)世界;2013年

10 姜浩端 國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心信息中心副研究員;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策的挑戰(zhàn)[N];中國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 汲小溪;大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的計(jì)算生物標(biāo)識(shí)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 黃愛(ài)芹;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)閥故障診斷方法研究[D];山東大學(xué);2015年

3 馬驍鵬;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的時(shí)變太陽(yáng)風(fēng)磁流體數(shù)值模擬[D];中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心;2016年

4 王楊剛;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)地質(zhì)圖件更新關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2016年

5 何章鳴;非預(yù)期故障的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)診斷方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

6 丁建偉;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜裝備異常檢測(cè)方法[D];清華大學(xué);2015年

7 洪悅;基于機(jī)理和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的冷軋生產(chǎn)過(guò)程操作優(yōu)化研究[D];東北大學(xué);2014年

8 劉強(qiáng);數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與機(jī)理分析相結(jié)合的冷軋連退過(guò)程故障診斷方法研究[D];東北大學(xué);2012年

9 張樹(shù)凱;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的無(wú)人船艇航線自動(dòng)生成[D];大連海事大學(xué);2016年

10 張貴生;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的金融時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型研究[D];山西大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李方前;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的TE過(guò)程故障診斷研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 劉浩;基于即時(shí)學(xué)習(xí)的模型未知系統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制策略研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 周晶晶;基于語(yǔ)料庫(kù)的大學(xué)英語(yǔ)詞匯教學(xué)實(shí)證研究[D];閩南師范大學(xué);2015年

4 薛亮;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的商品推送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 陳金龍;大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能交通云服務(wù)構(gòu)建與組合技術(shù)研究[D];杭州師范大學(xué);2015年

6 李曉晨;面向軟件倉(cāng)庫(kù)挖掘的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)特征構(gòu)建方法[D];大連理工大學(xué);2015年

7 王秋鈺;大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的影響者營(yíng)銷研究[D];南京大學(xué);2015年

8 汪盼;基于語(yǔ)料庫(kù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)法在初中英語(yǔ)語(yǔ)法課堂教學(xué)中的運(yùn)用研究[D];杭州師范大學(xué);2015年

9 李娜;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的PID控制器優(yōu)化研究[D];華北電力大學(xué);2015年

10 范欣;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模糊系統(tǒng)建模分析與研究[D];東北石油大學(xué);2010年

本文編號(hào)：1524274