本文關(guān)鍵詞：包圍網(wǎng)格構(gòu)造及網(wǎng)格序列重用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著三維獲取技術(shù)的發(fā)展,高精度幾何模型和動(dòng)態(tài)幾何模型日益豐富。如何高效地處理和重用這些數(shù)字幾何資源,成為計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、三維游戲和工業(yè)設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域亟待解決的問題。在變形應(yīng)用中,粗糙包圍網(wǎng)格(簡(jiǎn)稱為Cage)作為代理幾何的工具,使得基于Cage的變形算法能夠獨(dú)立于模型的幾何表示和復(fù)雜度,提高了算法的通用性和效率。目前,已有的Cage生成方法都依賴模型的幾何表示或復(fù)雜度,尚缺乏普適性,一定程度上限制了Cage功能的發(fā)揮。在網(wǎng)格序列重用方面,提取Cage序列代理網(wǎng)格序列是有效的途徑,但構(gòu)造僅包含底層的幾何和拓?fù)湫畔⒌腃age序列,缺乏高層次控制手段,難以滿足用戶的交互意圖和動(dòng)畫編輯的需求。鑒于網(wǎng)格序列蘊(yùn)含幾何和運(yùn)動(dòng)兩類資源,單純的運(yùn)動(dòng)混合或靜態(tài)模型間的形狀插值都不能充分發(fā)揮網(wǎng)格序列在動(dòng)畫創(chuàng)作方面的潛力,使得網(wǎng)格序列間重用問題有待深入地探究。本文針對(duì)上述Cage構(gòu)造方法和基于Cage的動(dòng)態(tài)幾何數(shù)據(jù)重用方法存在的不足,提出了一系列具有創(chuàng)新性的解決方法。論文的主要貢獻(xiàn)如下：為了解決Cage生成方法缺乏通用性的問題,提出了一種基于可視外殼的Cage生成算法。利用計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域基于圖像信息的三維重建技術(shù)將三維空間的Cage建模問題轉(zhuǎn)化為基于二維圖像的建模問題,避免了Cage構(gòu)造對(duì)模型幾何信息的依賴,使得Cage的生成能夠獨(dú)立于模型幾何表示和復(fù)雜度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示該方法適用于任何能繪制的幾何表示形式,還能夠調(diào)節(jié)Cage的緊致度和構(gòu)造模型局部的Cage。為了解決Cage序列編碼網(wǎng)格序列缺乏高層次控制手段的問題,提出了自適應(yīng)骨架驅(qū)動(dòng)Cage的網(wǎng)格序列表示方法。該方法的核心思想是結(jié)合骨架和Cage的優(yōu)勢(shì),引入骨架輔助初始Cage自適應(yīng)的構(gòu)建從而獲得保持幾何細(xì)節(jié)的網(wǎng)格序列重構(gòu),以骨架作為操縱柄提供直觀的交互和兼容動(dòng)畫處理的接口。為了魯棒地提取參考姿態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)骨架,借助用戶在模型表面勾畫的方式推導(dǎo)骨架的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),骨架的關(guān)節(jié)點(diǎn)位置由用戶交互點(diǎn)處的最優(yōu)截面線確定；在截面線指導(dǎo)下,初始Cage以自適應(yīng)的方式的構(gòu)建,并自動(dòng)關(guān)聯(lián)Cage頂點(diǎn)與截面線對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)。初始骨架Cage結(jié)構(gòu)傳遞到網(wǎng)格序列分解為兩個(gè)獨(dú)立的問題：骨架序列直接通過網(wǎng)格上的截面線映射快速獲取；Cage序列通過預(yù)因子化的最小二乘擬合快速生成。為了進(jìn)一步提高重構(gòu)質(zhì)量,引入了基于誤差調(diào)控的自適應(yīng)Cage局部加細(xì)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,骨架驅(qū)動(dòng)Cage的網(wǎng)格序列表示直觀、緊致和高效,并且成功地應(yīng)用于動(dòng)畫數(shù)據(jù)壓縮、形變遷移、姿態(tài)和動(dòng)畫編輯等。針對(duì)網(wǎng)格序列間可重用的問題,創(chuàng)新性地提出了網(wǎng)格序列漸變的概念,即生成兩個(gè)不同網(wǎng)格序列的中間序列使其幾何形狀隨時(shí)間漸變并展現(xiàn)混合的運(yùn)動(dòng)風(fēng)格。為了充分發(fā)揮序列間的可創(chuàng)造性,設(shè)計(jì)了能夠處理運(yùn)動(dòng)混合和動(dòng)態(tài)形狀插值間所有可能組合情況的統(tǒng)一漸變框架。該框架涉及網(wǎng)格序列表示、網(wǎng)格序列間拓?fù)湟恢禄?運(yùn)動(dòng)混合,動(dòng)態(tài)形狀插值四個(gè)關(guān)鍵問題。鑒于自適應(yīng)骨架驅(qū)動(dòng)Cage具有骨架和Cage的優(yōu)點(diǎn),采用該表示方法編碼網(wǎng)格序列,利用骨架實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)混合,利用Cage代理序列的幾何屬性。為了在統(tǒng)一的框架下處理二者間所有可能的組合情況,提出了骨架驅(qū)動(dòng)Cage形變遷移方法,用于關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)混合和形狀插值兩個(gè)方面。為了最小化用戶的交互量,設(shè)計(jì)了結(jié)合基域參數(shù)化和模板擬合兩種方法的混合交叉參數(shù)化策略,用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格序列間的拓?fù)湟恢禄�。�?shí)驗(yàn)結(jié)果表明統(tǒng)一的網(wǎng)格序列漸變框架不僅能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)格序列漸變效果,還可用于生成其它動(dòng)畫效果,如變形遷移、運(yùn)動(dòng)混合或過渡、動(dòng)態(tài)形狀插值。
【關(guān)鍵詞】：Cage構(gòu)造 網(wǎng)格變形 網(wǎng)格序列表示 網(wǎng)格序列漸變 形狀遷移 形狀插值 運(yùn)動(dòng)混合
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 第1章 緒論16-36
• 1.1 引言16-17
• 1.2 研究現(xiàn)狀17-32
• 1.2.1 網(wǎng)格變形18-24
• 1.2.2 網(wǎng)格序列表示24-27
• 1.2.3 形變遷移27-29
• 1.2.4 形狀漸變29-32
• 1.3 本文工作與組織結(jié)構(gòu)32-36
• 第2章 基于可視外殼的Cage生成36-54
• 2.1 研究背景與意義36-38
• 2.2 方法概述38-39
• 2.3 基于可視外殼的Cage生成39-44
• 2.3.1 二維Cage的構(gòu)造39-40
• 2.3.2 可視外殼的構(gòu)造40-41
• 2.3.3 網(wǎng)格的優(yōu)化41-44
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-52
• 2.5 本章小結(jié)52-54
• 第3章 自適應(yīng)骨架驅(qū)動(dòng)Cage的網(wǎng)格序列表示54-74
• 3.1 研究背景和意義54-55
• 3.2 方法概述55-56
• 3.3 基于自適應(yīng)骨架驅(qū)動(dòng)Cage的表示56-64
• 3.3.1 自適應(yīng)骨架驅(qū)動(dòng)Cage的構(gòu)造56-61
• 3.3.2 自適應(yīng)骨架驅(qū)動(dòng)Cage的重構(gòu)61-63
• 3.3.3 Cage的自適應(yīng)加細(xì)63-64
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-71
• 3.4.1 質(zhì)量分析65-67
• 3.4.2 性能分析67-70
• 3.4.3 應(yīng)用70-71
• 3.5 本章小結(jié)71-74
• 第4章 網(wǎng)格序列漸變74-98
• 4.1 研究背景與意義74-76
• 4.2 相關(guān)工作76-78
• 4.3 方法概述78-79
• 4.4 網(wǎng)格序列漸變框架79-88
• 4.4.1 自適應(yīng)骨架驅(qū)動(dòng)Cage的網(wǎng)格序列表示79-80
• 4.4.2 混合交叉參數(shù)化80-85
• 4.4.3 運(yùn)動(dòng)混合85
• 4.4.4 動(dòng)態(tài)形狀插值85-88
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析88-95
• 4.5.1 混合交叉參數(shù)化89
• 4.5.2 漸變策略89-93
• 4.5.3 討論和局限性93-95
• 4.6 本章小結(jié)95-98
• 第5章 總結(jié)與展望98-102
• 5.1 本文總結(jié)98-100
• 5.2 未來工作展望100-102
• 參考文獻(xiàn)102-114
• 攻讀博士學(xué)位期間主要的研究成果114-116
• 致謝116

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 鄧正杰;羅笑南;苗曉萍;;Automatic Cage Building with Quadric Error Metrics[J];Journal of Computer Science & Technology;2011年03期

  本文關(guān)鍵詞：包圍網(wǎng)格構(gòu)造及網(wǎng)格序列重用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：405967