微分坐標(biāo)下的網(wǎng)格變形技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)格變形是將三維幾何模型從一個(gè)動(dòng)作序列變換到另一個(gè)動(dòng)作序列的過程，是三維模型處理領(lǐng)域中的重要組成部分。網(wǎng)格變形技術(shù)是近年來計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的研究熱點(diǎn)之一，很多研究成果已經(jīng)得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用，如動(dòng)畫制作，影視廣告，以及計(jì)算可視化等領(lǐng)域，并逐漸融入了人們的日常生活當(dāng)中。網(wǎng)格變形算法大體可分為兩類，一類是基于插值重構(gòu)，另一類是基于能量優(yōu)化，兩類方法各有優(yōu)勢。前者一般具有較強(qiáng)的操作性，算法簡單實(shí)用，但效率不高并且容易失真；后者屬于間接變形，速度

2、較快，效果較好，但是變形不易控制，適用范圍較窄。利用各類算法的優(yōu)劣性，衍生出結(jié)合多種方法的混合變形技術(shù)，已成為近年來網(wǎng)格變形的發(fā)展趨勢。本文針對能量優(yōu)化方法中最流行的微分坐標(biāo)變形方法進(jìn)行了相關(guān)研究，論文工作主要包括以下三方面的內(nèi)容。
　　 第一，提出了一種利用網(wǎng)格簡化的變形控制頂點(diǎn)自動(dòng)生成方法?；谖⒎肿鴺?biāo)的變形方法具有保持模型表面細(xì)節(jié)特征的優(yōu)點(diǎn)，能使變形結(jié)果顯得連續(xù)自然，但變形前需指定一系列控制頂點(diǎn)作為約束條件，用戶通過操縱這

3、些控制點(diǎn)來進(jìn)行變形。因此，如何減輕控制點(diǎn)選取的工作量是一個(gè)值得研究的問題。本方法通過邊折疊網(wǎng)格簡化，使簡化后的模型盡可能保持原模型的外形特征，其頂點(diǎn)最終成為微分坐標(biāo)變形的控制點(diǎn)。算法在一定程度上減輕了控制點(diǎn)選取的難度，減少了網(wǎng)格變形的前期工作量。
　　 第二，研究并實(shí)現(xiàn)了一種結(jié)合骨架驅(qū)動(dòng)和微分坐標(biāo)的變形技術(shù)。微分坐標(biāo)變形由于其自身特點(diǎn)，比較適合于一些非剛體變形，且變形范圍較窄，而單純的使用骨架驅(qū)動(dòng)變形又容易出現(xiàn)不自然的效果。本文

4、提出了一種把微分坐標(biāo)思想結(jié)合到骨架技術(shù)上的思路，讓骨架變形的易于操縱、簡單實(shí)用等優(yōu)勢和微分坐標(biāo)保持細(xì)節(jié)特征的優(yōu)勢結(jié)合起來，增強(qiáng)骨架技術(shù)的變形效果。實(shí)例結(jié)果顯示該算法達(dá)到了我們預(yù)期的目標(biāo)，效果良好且具有一定實(shí)踐意義。
　　 第三，給出了一種基于細(xì)分的模型細(xì)節(jié)保留網(wǎng)格變形方法。微分坐標(biāo)由于其本身的特點(diǎn)并不具備旋轉(zhuǎn)不變性，即一些表面曲率較高的地方對于整體變形表現(xiàn)得不夠敏感，模型細(xì)節(jié)的法向在變形后可能失真。本文通過引入Loop細(xì)分和多分