基于弹簧-质点模型的不规则曲面纹理映射

针对三角网格表示的不规则曲面的纹理映射问题,提出一种基于弹簧-质点模型的简单、高效、失真小的纹理映射算法。结合调和映射的参数化方法以及弹簧-质点模型的复杂平面展开方法,保持拓扑关系地将三维曲面投影于平面内;通过建立三角网格表示的投影面的弹簧-质点模型,将不规则曲面参数化于给定大小的矩形域;利用参数化的结果计算不规则曲面各顶点的纹理坐标,进行纹理贴图。实验结果表明,该算法能够实现纹理高效、均匀、变形小地映射于任意不规则曲面上。     

三角网格曲面的球面参数化

提出了一种球面参数化三角网格曲面的方法。结合平面凸参数化和球面参数化,计算出封闭网格的切割线边界,网格边界映射到球面的凸区域边界上。然后分别参数化各子网格,最后将三角网格内部点映射到球面上。并用实例验证了此方法的可行性和有效性。     

质心坐标变换及其在纹理映射均匀化中的应用

在现有质心坐标变换方法基础上，提出一种改进方法——均匀面积质心变换方法：在某一顶点邻域中，采用相应点所对应的边高比之和作为质心坐标进行分析推导，并将其应用到复杂三维形体的纹理映射均匀化中．首先通过面积权重质心坐标变换将复杂三维网格映射到平面上；在此基础上进行均匀面积质心坐标变换，就可使平面网格较均匀地分布．求解其纹理坐标可实现采用单幅图像的纹理映射均匀化．通过典型三维模型的实验和比较可以看到：采用文中方法所获得的纹理映射均匀化效果较现有的保角变换、保面积变换方法有显著改善，而且算法简单、稳定、快速．     

一种三角网格的球面参数化算法和应用*

三维网格的参数化是数字几何处理中一个基本问题,在纹理映射、重新网格化和几何变形等许多图形处理中都有着非常重要的应用。在现有参数化方法的基础上,根据球面与平面参数化之间的差异,列出了一个关于角度的有效球面三角化的充要条件,使用LM算法通过对非线性优化问题的求解,得到具有期望目标的球面参数化结果。并介绍算法的应用,给出实例说明了算法有效性。     

三角网格的能量优化参数化方法

三角网格参数化是纹理映射、曲面拟合与曲面重构、网格编辑等工作的基础和环节,参数化变形的大小是衡量参数化好坏的标准.为此提出一种基于变形能量优化的三角网格参数化方法.采用区域增长算法逐层展平空间三角网格,得到空间三角网格曲面的自由边界的参数化结果,并利用保形变换将自由边界的参数化结果变换为规则边界的参数化结果;同时兼顾了参数化的角度变形和面积变形,使得参数化结果具有整体变形较小的特点,并能够避免三角形折叠的现象.将该方法应用于纹理映射中的数值实验表明,其比常见的几种参数化方法具有更好的纹理映射效果.     

三维立体显示中的纹理误差消除

在两步纹理映射算法中,一般以半球面作为中介面来进行立体投影,由于球体的不可延展性,在映射的过程中不可避免的会产生较大的纹理形变,严重影响了立体显示的真实感.分析了传统的基于立体投影映射的方法产生纹理形变的原因,将纹理不变形准则与半球面纹理映射技术相结合,并采用了双中心立体投影算法进行三维立体显示,提高了立体显示中纹理映射的质量,有效的消除了立体显示中的纹理误差,具有较好的真实感.     

凸组合球面参数化

针对具有单边界的三角网格或与球面同胚的零亏格封闭网格，提出一种基于球面向量线性凸组合的三维网格球面参数化方法．把参数域从平面凸区域扩展到球面凸区域，并把具有凸性的重心坐标纳入到参数化框架中，使得参数化具有保形性质且变形小，同时证明了该参数化方法的存在性和惟一性．整个算法简单可靠．     

利用ABF++保角参数化的网格曲面刀轨规划

针对基于网格曲面参数化的刀轨规划中存在映射拉伸变形的问题,提出一种引入映射拉伸系数的网格曲面刀轨规划方法.首先采用ABF++保角参数化算法将网格曲面展平到参数域内;然后根据映射变形分析逐三角片地计算映射拉伸系数与梯度,并基于此将三维网格上的轨迹参数转换到参数网格上;最后根据参数域内的轨迹参数分别生成往复式刀轨与环形刀轨.以人脸模型为例进行了仿真与加工实验,验证了该方法的有效性.     

双球面投影几何可量测全景模型的构建

针对全景影像难以提供空间度量的问题,提出一种基于双球面投影几何的可量测立体全景模型构建方法.该方法依据球面全景投影关系与多视几何原理,采用对应变换与本质变换求取旋转及平移参数,并推导出双球面核线约束;在此基础上,建立起双球面投影几何的立体全景模型,解决了球面全景的量测问题.实验结果表明,文中方法可使全景影像在真实呈现户外场景的同时,提供满足一定应用需求的量测分析功能.     

不规则三维网格纹理映射的均匀化

采用单一纹理对不规则三维网格进行纹理映射,常常使网格密集处映射不足;而采用纹理地图集方法又使映射过程变得复杂。因此文章提出一种新的方法:通过离散保角变换方法,先将三维网格无遮挡地映射到平面正方形中,随后通过一种离散均匀面积变换方法,使其平面网格较均匀地分布,然后求得其纹理坐标,从而有效实现不规则三维网格的纹理映射。该方法算法快速、稳定,纹理映射均匀化效果良好。     

基于Lagrange-Newton 方法的零亏格网格的参数化

考虑零亏格网格的球面参数化问题,即将给定的零亏格多边形曲面一一映射到单位球面上.已有一些方法解决该问题.针对应用PHT 样条进行曲面拟合的需要,对于给定的零亏格网格,提供了一个改进的算法.这种参数化方法主要包含两部分:一是限制在球面约束条件下,极小化离散调和能量;二是使用Lagrange-Newton 方法求解带约束的优化问题.几个例子演示了参数化的结果,并且说明了应用该参数化结果,能够用PHT 样条曲面更好地拟合给定网格曲面.     

基于特定边界的组合保角球面参数化

针对亏格为零的流形三角网格模型,提出一种基于特定边界的组合保角球面参数化方法。该方法采用平均值坐标计算出原始三角网格模型各顶点间相关的权数,然后用这个权数去修正球面域上的顶点坐标得到新的具有保角性质的顶点坐标,再利用Möbius变换把新生成的球面域质心转化为球心,使其面积的变形程度降低,最后得到一个精度更高的初始球面域。实验结果表明该方法是有效的,且具有变形小、效率高的特点。     

An analytical representation of conformal mapping for genus-zero implicit surfaces and its application to surface shape similarity assessment

This paper develops an analytical representation of conformal mapping for genus-zero implicit surfaces based on algebraic polynomial functions, and its application to surface shape similarity assessment. Generally, the conformal mapping often works as a tool of planar or spherical parameterization for triangle mesh surfaces. It is further exploited for implicit surface matching in this study. The method begins with discretizing one implicit surface by triangle mesh, where a discrete harmonic energy model related to both the mesh and the other implicit surface is established based on a polynomial-function mapping. Then both the zero-center constraint and the landmark constraints are added to the model to ensure the uniqueness of mapping result with the Möbius transformation. By searching optimal polynomial coefficients with the Lagrange–Newton method, the analytical representation of conformal mapping is obtained, which reveals all global and continuous one-to-one correspondent point pairs between two implicit surfaces. Finally, a shape similarity assessment index for (two) implicit surfaces is proposed through calculating the differences of all the shape index values among those corresponding points. The proposed analytical representation method of conformal mapping and the shape assessment index are both verified by the simulation cases for the closed genus-zero implicit surfaces. Experimental results show that the method is effective for genus-zero implicit surfaces, which will offer a new way for object retrieval and manufactured surface inspection.     

保相似的网格参数化

网格参数化是数字几何处理中的重要问题,而三角网格又是典型的一种网格表示形式。为能够快速求解三角网格的平面参数化,同时减少参数化带来的三角形的扭曲,提出了一种保持形状相似的三角网格平面参数化方法—保相似参数化,该方法使得参数化后的网格的相邻两边夹角和长度比例在最小二乘意义下整体上保持不变,从而建立对应三角形的相似性。通过三角形的相邻两条边的夹角和两边的比例值建立线性方程组,在给定初始条件后可以快速地求解该线性方程组,从而得到参数化后的平面网格。该方法也适用于添加任何线性约束条件,而且整个算法是线性的。与现有的一些方法相比,该算法几何意义直观,操作简便。实例表明,该方法可以得到较好的参数化结果,非常适合于纹理映射等计算机图形学的应用。     

Watermarking 3D mesh by spherical parameterization

In this paper, a robust 3D trianglular mesh watermarking algorithm is presented by applying spherical parameterization. First, we transform the coordinate signals of the 3D triangular mesh into spherical signals using a global spherical parameterization and an even sampling scheme. Then, spherical harmonic transformation is used to generate some data for embedding watermarks. As a result, the watermarks can be embedded in the Fourier-frequency domain of the original mesh. Experimental results show that our watermarking algorithm is robust since watermarks can be extracted without mesh alignment or re-meshing under a variety of attacks, including noise addition, crop, filtering, enhancement, rotation, translation, scale and re-sampling.     

Quasi-isometric parameterization for texture mapping

In this paper, we present a new 3D triangular mesh parameterization method that is computationally efficient and yields minimized distance errors. The method has four steps. Firstly, multidimensional scaling (MDS) is used to flatten each submesh consisting of one vertex and its direct neighbours on the 3D triangular mesh. Secondly, an optimal method is used to compute the linear reconstructing weights of each vertex with respect to its neighbours. Thirdly, a spectral decomposition method is used to obtain initial 2D parameterization coordinates. Fourthly, the initial coordinates are rotated and scaled to minimize the distance errors. It is demonstrated that this method can be used for texture mapping. Analyses and examples show the effectiveness of this parameterization method compared with alternatives.     

球面坐标下的凸组合球面参数化

球面参数化是一种应用价值很广的几何参数化方法.对于封闭且亏格为零的三角形网格,该文提出了一种新的球面参数化方法.通过引入多个球面坐标覆盖,在球面坐标系下,用凸组合方法,得到了接近线性的球面参数化求解方法.与已有的直角坐标系下的凸组合参数化方法相比,该文所提出的方法大大降低了求解方程组的非线性程度,因此求解时间大幅度降低.此外,还避免了直角坐标系下求解的多种退化情况.最后,给出了实验结果,并对凸组合球面参数化中存在的几个问题进行了讨论.     

As-rigid-as-possible spherical parametrization

In this paper, we present an efficient approach for parameterizing a genus-zero triangular mesh onto the sphere with an optimal radius in an as-rigid-as-possible (ARAP) manner, which is an extension of planar ARAP parametrization approach to spherical domain. We analyze the smooth and discrete ARAP energy and formulate our spherical parametrization energy from the discrete ARAP energy. The solution is non-trivial as the energy involves a large system of non-linear equations with additional spherical constraints. To this end, we propose a two-step iterative algorithm. In the first step, we adopt a local/global iterative scheme to calculate the parametrization coordinates. In the second step, we optimize a best approximate sphere on which parametrization triangles can be embedded in a rigidity-preserving manner. Our algorithm is simple, robust, and efficient. Experimental results show that our approach provides almost isometric spherical parametrizations with lowest rigidity distortion over state-of-the-art approaches.