收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

近似刚性的几何变形研究

赵勇  
【摘要】: 近十几年来,随着三维数据采集设备和技术的不断发展,三角网格模型已逐渐成为三维模型的主流表达方式,并在影视制作、网络游戏、计算机动画、工业设计、计算机辅助诊断、科学计算、文物保护和军事仿真等很多领域获得了广泛的应用。为了满足各种不同的应用需求,数字几何处理也得到了飞速的发展,其重点研究问题主要包括:数据获取、几何属性估计、参数化、光顺去噪、几何修复、曲面拟合、网格简化、数字水印、压缩传输、变形、形状插值、动画、纹理合成、重网格化、分割、绘制等。其中,如何对复杂物体进行快速有效的变形一直是研究人员关注的一个热点研究内容。 三角网格模型的变形除应实现用户指定的形状变化外,还应尽量保持模型原有的几何细节,防止不合理的体积变化。目前所提出的模型变形算法主要考虑如何保持表面几何细节,而对于体的特征,例如局部刚性、体积等,则未加约束,在大尺度变形过程中可能导致局部塌陷、体积收缩等现象,形成不自然的变形效果。 针对上述问题,本文在变形过程中引入刚性约束,使得三维模型进行尽量刚性的变形,可在大尺度编辑时有效地防止表面几何细节和体特征的畸变,获得令人满意的变形效果。 具体而言,本文的研究工作和主要贡献包括以下三个方面: 1、结合微分坐标技术,提出了一种新的刚性约束来防止变形较大的区域出现明显的体积变化。该刚性约束可以通过嵌入网格模型内部的小立方体来实现,用户可以交互地在易于出现体积变化的区域加入立方体。变形时,刚性约束能够防止网格顶点位置的相对移动,使得目标区域进行尽量刚性的变形,从而防止明显的体积变化。 2、为了处理大规模的网格模型,提出了一种高效的网格刚性变形算法。首先对大规模网格模型进行聚类简化快速生成初始变形结果,实现局部的刚性变形。然后通过迭代优化一个二次能量函数,为每个网格顶点都估算一个最优的刚性变换来保证最终变形结果的连续性,并达到保细节、保体积的目的。 3、为了提高算法的通用性和方便用户的交互,通过将输入模型嵌入到稀疏的四面体控制网格中,构建起一个统一的模型编辑(变形和变形迁移)框架。该框架易于控制,具有较高的效率和较好的收敛性,可以支持多种模型表示方式,而且能够在不同胚的物体之间进行变形的迁移。变形时,通过约束控制网格的刚性,可以在最大程度上保持输入模型的几何细节,防止不自然的体积变化。误差驱动的控制网格细分策略可以进一步提高变形的质量。基于该变形算法,还给出了一个简便实用的变形迁移算法,能够使得变形的迁移在控制网格之间进行,有效地减少了用户的交互量并提高了算法的效率。 本文的三个研究工作虽然各自独立成章,但又相辅相成、逐层深入,为三维模型的变形提供了一个实用的、鲁棒的处理平台,能够处理复杂几何模型并获得高质量的变形结果。鉴于变形技术的重要性和应用的广泛性,我们将在最后一章总结全文,指出并讨论未来的研究方向。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 谢昱锐;谢明元;杨玲;;基于ITK的医学图像配准的应用[J];计算机仿真;2010年03期
2 杨敬安,张奠成;三维数字图象Euler数新的有效计算法[J];应用科学学报;1992年04期
3 单岩,魏志刚,梁建国;反向工程中三坐标测量重定位整合[J];模具工业;2001年08期
4 刘大鹏;冯前进;刘新刚;;基于B样条的医学图像配准新算法[J];医疗卫生装备;2008年04期
5 赵勇;肖春霞;石峰;彭群生;;保细节的网格刚性变形算法[J];计算机研究与发展;2010年01期
6 范乃英;王兰林;;谈图像刚性配准的基本方法[J];漯河职业技术学院学报;2008年02期
7 张明慧;卢振泰;冯前进;;利用局部区域约束的医学图像弹性配准[J];计算机工程与应用;2010年20期
8 陈明,陈武凡;基于轮廓的多设备医学图象的刚性配准[J];中国图象图形学报;1998年10期
9 赵永明;张素;陈亚珠;;非介入式手术导航中医学图像配准算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年12期
10 石志良;陈立平;王小刚;;三维装配约束推理的球面几何和球面机构法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年07期
11 孙焘,王秀坤,邵刚,冯林,贺明峰;二维点模式图像的仿射变换配准[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年07期
12 赵永明,张素 ,张炤 ,陈亚珠;一种基于模式控制自由变形的非刚性医学图像配准算法(英文)[J];航天医学与医学工程;2005年04期
13 吴仲乐,邹晖,罗立民;一种特征约束的有限元人脑图像配准方法[J];数据采集与处理;2005年03期
14 连玮;梁彦;程咏梅;潘泉;张洪才;;一种基于相位互相关平方和的图像配准算法[J];模式识别与人工智能;2007年02期
15 华顺刚;刘婷;;利用移动最小二乘法实现图像变形[J];计算机应用;2009年01期
16 汤进;江波;罗斌;孔敏;;基于直方图的形状描述及骨架图匹配算法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2010年07期
17 华顺刚;李晓晓;李绍帅;;利用控制曲线和移动最小二乘法实现图像变形[J];小型微型计算机系统;2010年11期
18 姜巍;程志全;党岗;;一种基于距离向量函数的三维外形注册算法[J];系统仿真学报;2009年S1期
19 孙晶晶;杨民;刘静华;吴文晋;;基于正弦图的计算机断层图像配准[J];北京航空航天大学学报;2011年02期
20 王国营,张红旗,汤光明,王昌胜;一种成象跟踪系统的设计[J];计算机工程;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 陈镇;李军;苏国中;;数码像机影像拼接技术[A];测绘荆楚——湖北省测绘学会2005年“索佳杯”学术论文集[C];2005年
2 陈镇;李军;苏国中;;数码像机影像拼接技术[A];经天纬地——全国测绘科技信息网中南分网第十九次学术交流会优秀论文选编[C];2005年
3 马俐丽;徐宝华;;三维医学影像系统在颅颌面数字仿真中的应用[A];中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会第一次学术年会会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 石志良;几何约束系统建模与求解方法研究[D];华中科技大学;2006年
2 赵勇;近似刚性的几何变形研究[D];浙江大学;2009年
3 郭菲;蛋白质结合位点和复合体构象预测方法的研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘婷;移动最小二乘图像变形方法研究[D];大连理工大学;2008年
2 孙倩;图像变形算法的研究及改进[D];大连理工大学;2008年
3 孙杨;远程自主式水下航行器地磁图匹配算法研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 侯慧娟;惯性/重力组合导航匹配滤波算法的研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 冯雪;多焦点图像融合方法研究[D];东北师范大学;2008年
6 李谭;多模态医学图像配准算法研究[D];天津大学;2007年
7 叶波;多模态图像配准研究及其在超声热导向药物靶向治疗中的应用[D];上海交通大学;2007年
8 张贺;医学图像配准与融合的处理研究[D];吉林大学;2007年
9 苏和;基于形状信息的医学图像配准研究[D];上海交通大学;2008年
10 闫凌;医学图像配准理论与软件实现研究[D];吉林大学;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978