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《浙江理工大学》 2010年
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三维运动估计在织物动态仿真中的应用

李跃  
【摘要】: 织物的三维动态仿真是当前计算机学科中一个重要的研究方向,它在服装设计、电子游戏、三维动画、电子商务、虚拟现实等领域有着广泛的应用前景。它对于增强用户在虚拟平台上的操作体验,有着重要的现实意义,并将产生巨大的经济效益和社会效益。 本文研究了织物的三维仿真技术,提出了一种新的思路,利用计算机视觉技术结合基于物理模型的仿真方法,为织物仿真技术的研究提供一种新的分析方法和手段,提高织物动态仿真技术的水平。本文的主要研究内容有: 1)全面概括了织物三维动态仿真研究的国内外现状,并指出了课题的研究难点,提出了新的思路,为进一步的深入研究打下基础。 2)分析了基于物理的弹簧质点模型,介绍了理论细节,在此基础上详细阐述了运动方程的数值求解方法(包括显性欧拉法、显性中点法和RK4)以及在系统中具体的实现算法,然后介绍了为了满足织物模拟的实时性要求,需要克服超弹性的问题,并介绍了主要的两种解决方案,最后给出了实验结果,并指出基于物理模型方法的局限性。 3)采用了基于SIFT特征点匹配的算法对织物的二维运动图像序列进行特征点的提取及匹配工作,为后续的织物三维运动参数估计提供数据。 4)提出了采用基于分层Markov随机场和改进模拟退火算法的三维运动估计方法,建立了MRF模型与特征点运动估计相对应,构造了运动参数联合概率分布的能量函数来反映三维运动参数之间的约束关系,并提出了改进的模拟退火算法并通过能量函数最小化估计出运动参数,然后求出特征点的三维坐标。最后,给出了实验结果,并对比单纯的物理模型仿真结果,比较其优劣性。
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