收藏本站
《浙江大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高质量大规模网格形变技术

施晓晗  
【摘要】:三维网格形变在几何造型、计算机动画、影视、游戏以及虚拟现实等领域有着广泛的应用,是图形学中非常重要的研究课题。网格形变中用户交互手段是否丰富、直观,形变结果姿势、细节是否真实,形变算法是否快速,大规模数据是否能支持等,是目前该方向研究热点。而现有的网格形变算法,在上述方面尚未能做到令人满意的程度,难以很好地满足应用需求。 基于插值重构策略的蒙皮、自由形变以及多分辨率等网格形变技术,虽然算法简单、计算速度快,但是无法保持网格细节,形变结果质量较差。基于微分属性及二次形变能量优化的网格形变技术能够保持网格细节,但需要通过一次或多次求解线性方程组得到最优的网格形变,时空复杂度较高。由于依赖于传统的迭代优化策略,该类方法难以有效地优化非线性的形变约束,无法给用户提供具有语义的高级形变工具。同时,由于求解线性方程组需要占用大量的内存空间,这类方法难以对核外网格进行高质量的形变。再者,上述方法只能生成静态形变,无法根据三维模型的材料属性模拟符合物理原理的动态形变。 本文围绕网格形变中的数值计算方法,分析现有方法的不足,针对性地提出了一系列具有很大创新性的高效数值计算方法,形成了新的网格形变技术,解决了大规模复杂网格的高质量几何形变问题。论文的主要贡献有: 提出“层叠优化策略”,通过开启多条优化路径,对包含多个非线性形变约束的形变能量进行有效优化。与传统优化策略相比,该项技术能将收敛速度提高一个数量级以上,并且能在多内核、多CPU的计算机上并行实现。基于该项技术,我们还提出了变分网格形变框架-“网格木偶”技术,将蒙皮形变和保持细节的网格形变有机地融为一体。该框架提供多种具有人体语义的高级形变工具,表达平衡、骨骼长度、关节角度等人体必须符合的客观条件,不仅丰富了用户的交互手段,而且使得形变结果更具真实性。 提出“动态蒙皮”技术,在GPU上实现了实时地给蒙皮网格形变添加物理动态效果,使形变结果的细节更具真实性。我们还提出了“瀑布式优化策略”,根据已有的物理动态效果样例,拟合网格模型的最佳材料参数,省却了用户手工交互的烦恼。与传统的高斯牛顿迭代法相比,该优化策略不但能降低优化问题的非线性程度,加快收敛速度,而且能在多内核、多CPU的计算机上并行实现。 提出“流多分辨率网格”算法,高效地求解定义在不规则核外网格模型上的泊松方程,实现了对核外网格模型的梯度域几何操作(如网格形变、编辑、拼接、光顺等)。不同于拥有线性内存复杂度的传统多分辨率网格算法,该算法以流操作的形式完成所有必需的计算,拥有亚线性内存复杂度。因此,该算法在保证高质量形变结果的前提下,仅占用极少的内存,解决了大规模网格的高质量形变问题。 本项突破性工作不仅为现有数值计算方法在收敛性、数据处理规模等方面提供了理论分析方法,而且为复杂网格模型的交互设计、高质量几何形变和大规模快速并行处理等方面提供了实用的解决方案,有力促进了图形技术的发展和应用。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁永利;;基于网络技术数字化图书馆建设探讨[J];农业网络信息;2011年08期
2 刘桂玲;刘伟;郝俊琴;吕婷;;基于网格技术的数字图书馆平台层次体系建设的思考[J];图书情报工作;2011年07期
3 张超;肖珑;;网格环境下数据传输系统的优化[J];微计算机信息;2011年07期
4 王爱民;;基于网格技术的复杂项目危机管理研究框架[J];情报杂志;2011年S1期
5 郑世明;苗壮;赵波;赵志宁;;基于网格的聚类挖掘算法[J];军械工程学院学报;2011年03期
6 王巍;罗军舟;宋爱波;;一种具有GQoP保证的网格QoS自适应调度算法[J];计算机研究与发展;2011年07期
7 钟克吟;;网格环境下基于OAI的高校数字图书馆异构资源整合探讨——以肇庆学院图书馆为例[J];情报探索;2011年07期
8 周卫;;论Web技术与网格技术在群体化资源组织中的应用[J];山东图书馆学刊;2011年03期
9 范少萍;郑春厚;;行为心理视阈下基于知识网格技术的用户知识获取模式构建[J];山东图书馆学刊;2011年03期
10 冯春;郭伟;龙小祥;邵俊;;我国遥感数据共享探讨[J];中国科技资源导刊;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙来福;王朋娇;;网格在网络教育资源管理中的应用[A];基于信息技术的教学新模式研究[C];2006年
2 张绍华;丁志刚;宗宇伟;顾宁;;网格工作流动态调度算法研究[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2006年
3 邓有奇;郑鸣;周乃春;吴晓军;;对接网格技术在粘性流场数值计算中的应用[A];第四届《海峡两岸计算流体力学学术研讨会》论文集[C];2003年
4 罗名海;;浅议网格技术对基础地理信息的影响[A];2006年测绘新技术应用交流会论文集[C];2006年
5 常远利;李始江;常征;;军事信息网格:实现一体化联合作战的技术基础[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
6 王钢;;基于网格技术的防汛信息平台研究[A];中国水利学会2008学术年会论文集(下册)[C];2008年
7 姜麟;孔繁德;;基于网格技术的有限元计算与仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 路明祥;宣锴;;农业信息资源共享服务体系建设势在必行[A];中国农业信息科技创新与学科发展大会论文汇编[C];2007年
9 李绯;王维国;罗泽;阎保平;;集成网格服务的中国虚拟天文台工作流系统研究与设计[A];2006年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(三)[C];2006年
10 谢能付;王丹;钟娟;张捷;;基于网格技术的农业信息共享系统研究[A];中国农业信息科技创新与学科发展大会论文汇编[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 IBM互联网服务器部大中华区总经理姜锡岫;普及网格技术是方向[N];中国计算机报;2002年
2 实习记者 汤浔芳;中欧加强网格技术合作[N];计算机世界;2008年
3 李文;发展网格技术不可错失良机[N];经济日报;2003年
4 路风;网格技术快速走向成熟[N];中国高新技术产业导报;2004年
5 肖 侬;网格技术 进军商业化[N];中国高新技术产业导报;2003年
6 记者 姜岩;网格技术:全球你追我赶[N];新华每日电讯;2002年
7 本报记者 王新佳 曹旭;网格技术走进“863”[N];中国高新技术产业导报;2002年
8 徐洸;网格技术与作战指挥[N];解放军报;2004年
9 ;Platform使网格技术进入主流[N];计算机世界;2005年
10 辛铭;网格,网络的升华[N];金融时报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 施晓晗;高质量大规模网格形变技术[D];浙江大学;2009年
2 黄静;基于网格技术的虚拟地震会商系统研究[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
3 黄静;基于网络技术的虚拟地震会商系统研究[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
4 王德民;基于网格的车身冲压件模具设计平台若干关键技术研究[D];吉林大学;2005年
5 叶成林;基于网格的移动学习系统建模与设计研究[D];华南师范大学;2006年
6 石玲;细观光测力学研究中的高频全息光栅及精细网格技术[D];清华大学;1994年
7 陈倩;多生物特征融合身份识别研究[D];浙江大学;2007年
8 李春泉;SMT产品制造网格若干关键技术研究[D];上海大学;2007年
9 钟国祥;基于网格的智能学习环境研究[D];西南大学;2008年
10 郭梅;供应链物流供需不平衡问题研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟凡松;网格安全认证模型研究[D];武汉理工大学;2005年
2 李钧;网格环境下数据库系统的研究[D];首都经济贸易大学;2006年
3 郎小燕;网格技术在电力信息资源整合中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2006年
4 王小根;基于移动Agent的网格资源发现和调度的研究[D];江南大学;2005年
5 朱敏;基于网格的教育资源管理研究及模型设计[D];曲阜师范大学;2006年
6 王恒;DartGridV3语义数据库网格的设计与核心模块实现[D];浙江大学;2006年
7 王坤;基于网格的资源调度的研究[D];西安电子科技大学;2007年
8 黄雷;面向战场信息系统的信息共享技术研究[D];西北工业大学;2007年
9 田海俊;虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)之任务调度及VO-DAS的应用[D];华中师范大学;2007年
10 段瑞珍;基于网格技术的企业异构数据集成研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026