基于几何特征的三维模型变形与编辑*

在三维计算的基础上针对三维颅面模型,提出了一种基于几何特征的三维模型变形与编辑算法。该算法采用迭代过程,即每进行一次变形便可以重新计算调整后的颅面几何特征值,如果满足需要则退出编辑并保存模型;否则继续变形,直到得到满意的三维模型为止。在局部变形中,为了弥补自由变形技术在变形控制和用户交互方面的不足,对点约束局部变形算法进行了改进。实验证明,该算法实现简单,且具有良好的交互性,变形效果良好。     

基于四面体坐标系的三维变形方法及应用

为了直观、精确地控制模型的形变,提出一种基于自定义四面体坐标系的三维变形计算方法.首先从几何上给出四面体坐标系的定义,阐述并证明了其关于几何变换的一些性质,使得拓扑变形易于实现,并可应用在三维变形技术中;然后描述了基于四面体坐标系的2种三维变形算法:嵌入式变形与基于特征的精确变形算法.通过多个变形实例结果证明,该方法能够有效地实现物体的变形以及物体间的渐变.     

一种基于调和函数的自由变形算法

为解决传统网格自由变形(FFD)结果往往不自然的问题,提出一种基于调和函数的变形算法.基于三维网格模型的拓扑信息,采用离散化的Laplace-Beltrami算子计算物体表面的调和函数,并以之引导物体进行自然形变.实验结果表明,借助于调和函数具有的光滑性和稳定性特点,该算法能够通过简洁的操作实现三维模型的自然变形,不仅...     

基于小波的自动图像变形

图像变形算法中最费时的是在源图像和目标图像中确定变形特征基元；而到目前为止，大部分图像变形算法都是通过人工或半人工的方式来实现的．如果两幅源图像间的特征基元的确定能自动实现，则不但可以减轻用户的负担，而且可以极大地节省变形算法所需的时间，同时提高了算法的效率．提出了一种基于小波变换的自动图像变形方法．该方法完全依赖于给定的两幅源图像，自动生成期间的变形图像，不需要预先在两幅源图像中指定特征基元．实验结果证明，用本文的算法不仅能自动完成变形操作，而且也取得了满意的结果．     

面向服装CAD的多因素驱动人体模型变形技术研究

在以人体模型为基础的3维服装CAD系统中,为了获得设计师所需形体尺寸各异的人体模型,提出了一种多因素驱动人体模型变形的方法.该方法将人体模型的变形驱动因素分为尺寸因素、姿态因素和局部体形因素3类,并相应地提出了尺寸驱动、姿态驱动及局部体形驱动的人体模型变形算法.其中尺寸驱动采用基于截面环的 算法和基于模板插值的算法,通过对人体特征尺寸进行改变来驱动人体变形;姿态驱动是通过关节变形算法来实现特定姿态的变形,并通过建立姿态库,以实现快速姿态匹配;局部体形驱动包括基于特征面尺寸和基于特征面形状的调整,以得到具有局部特征的人体.实例表明,该方法可对已有的人体进行快速变形,以获得用户所需的人体模型,从而满足了服装CAD中对人体模型的多样性需求.     

基于网格变形的从图像重建三维人脸

从图像重建高质量三维人脸一直是计算机视觉和图形学的一个重要研究问题.不同于传统的基于立体匹配的窄基线多视几何和数据驱动的人脸形变方法,提出一种结合网格变形技术和立体视觉原理的、从图像重建高质量三维人脸模型方法.给定从不同视角拍摄的几幅人脸图像,基于健壮图像特征获得可靠的相机外部参数和稀疏三维点;在此基础上,提出一种结合几何细节保持和图像一致性约束的三维人脸变形算法重建三维人脸,通过对人脸模板的网格变形,使得变形人脸在多幅图像中的可见投影具有一致性的图像颜色强度.基于模板的人脸变形可以有效地解决三维模型成像中的遮挡问题,采用健壮估计法消除噪声、离群点和光照对目标函数收敛性的影响,对目标函数的多次非线性优化求解进一步改进了人脸重建的质量.采用合成人脸图像和真实人脸图像重建三维人脸的实验结果表明,文中算法可以从几幅宽基线图像重建高质量的三维人脸模型.     

变形图驱动的人体与脸部网格模板拟合系统

为了建立统一的人体模型数据库/人脸模型数据库,实现了一个用标准三维人体/人脸网格模型拟合扫描数据的系统.该系统为人体模型构建特征点候选区域,用马尔可夫网络对候选区域进行概率预测得到人体特征点的位置;对于人脸模型,采用基于回归树的算法在多幅不同角度的人脸图像上分别检测其二维特征点,融合得到准确的三维特征点位置;得到特征点后,使用相似变换对标准模板和扫描模型的位置朝向以及尺度进行统一;通过特征点引导的变形图算法对标准模板和扫描模型的形状和姿态进行粗配准;最后使用基于稠密点对应的顶点仿射变换拟合得到变形后的标准模板.对CAESAR数据集中的人体模型以及扫描得到的人体和人脸模型均进行了拟合,实验结果表明,该系统能够精确地捕捉扫描数据的几何形状.     

基于粒子系统和形状匹配的实时无网格变形仿真

介绍了一种基于粒子系统和形状匹配的无网格变形算法。该算法将模型的每个顶点当成一个粒子,一个模型对应一个粒子系统,通过粒子系统控制物体外形。同时,每个粒子都对应一个目标位置,粒子与其目标位置之间存在弹力,能将粒子拉向目标位置,使得变形后的物体能够恢复原来的形状。目标位置可以通过粒子系统未变形时的静止状态与当前变形状态之间的形状匹配来计算。该算法简单,易于实现,且不需要复杂的数据结构。实验结果表明该算法稳定,具有实时性,可以有效地应用于三维游戏中。     

加速基于元球的物体变形方法

为了加速三维物体的变形过程,提出一种基于组件的新方法计算元球的边界体.把每个元球的边界体值存放在数组中,通过查询边界体数组,可以快速求出变形空间内任意一点的影响组件,并计算影响组件的骨架中心到该点的距离以及影响组件相对于该点的所有势函数之和,然后采用移动立方体算法将该点的势函数值与阈值比较,得出变形物体表面顶点的空间坐标值和该顶点的单位法向量.利用OpenGL实现变形物体的绘制过程.     

多特征融合的图像自动变形

目的 图像变形算法中特征基元提取和匹配方式大部分都是采用人机交互的方式进行,并且在遮挡区域变形时出现较多的鬼影和模糊现象,使得针对同一场景图像变形实现繁琐且效果不佳,针对这些问题提出一种基于多特征融合的自动图像变形算法。方法 该算法提取多种图像特征信息（如Surf特征算子、Harris算子、Canny算子等）并进行多特征融合匹配,得到一个分布适当且对应关系正确的三角网格,再结合图像变形,实现自动图像插值。结果 实验结果显示,自动的提取特征基元有效地减少了人工操作,而多特征融合匹配有效地抑制了图像变形时边缘或遮挡区域鬼影的产生。结论 提出的融合匹配方法,将不同的特征信息有效地融合匹配从而改善了图像变形算法。通过对多组实验结果进行问卷调查,91%的参与者认为该算法有效地改进图像变形结果。     

Illumination Morphing: Generating a Smooth Change of Illumination between Two Color Images

The paper proposes a method for generating a sequence of images with smooth change of illumination from two input images with different lighting conditions. The idea of the proposed method is based on image morphing. While conventional image morphing changes object shapes between two input images, here we focus on changing the illumination between two images. The proposed method uses isoluminance curves as a feature primitive. Isoluminance curves acquired from images are warped based on the correspondence of the curves between two images, and transformed luminance distributions are generated from the warped isoluminance curves. The proposed method called "illumination morphing" is able to generate smooth transition of luminance between two color images. The method does not need even the information about the light sources and 3D object models. The proposed method is a promising technique for many applications requiring a scene with variety of lighting effects, such as movies, TV games, and so on.     

基于混合有理插值的图像渐变算法*

针对现有的图像渐变方法只考虑两个图像间渐变的情况,提出一种非线性的多幅图像间渐变的新方法,即一元混合有理插值方法。将多幅图像间相同位置的像素点建立对应关系,按照该关系建立一元混合有理插值函数,对插值函数进行重采样,得到一系列的渐变中间图像。实验表明,新算法在反映空间数据的分布特性、保证图像纹理特征方面均优于其他算法,具有计算精度高、适应性强、易于编程实现等优点,是一种较实用的算法。     

彩色图像渐变的插值方法

针对目前图像渐变算法只考虑两个彩色图像之间的渐变并且没有考虑三个颜色分量内在相关性的问题,在二元混合向量有理插值的基础上,提出了一种非线性的多幅彩色图像渐变的新方法。首先将多幅图像中每个像素的RGB三原色看做是平面域上的向量,利用二元Newton-Thiele型向量连分式建立有理插值曲面,再对此插值曲面进行重采样,得到一系列的渐变中间图像。实验结果表明,该算法在保持图像特征和过渡图像的可视性方面均优于其他算法。     

Application of the Self-Organizing Feature Map Algorithm in Facial Image Morphing

A new facial image morphing algorithm based on the Kohonen self-organizing feature map (SOM) algorithm is proposed to generate a smooth 2D transformation that reflects anchor point correspondences. Using only a 2D face image and a small number of anchor points, we show that the proposed morphing algorithm provides a powerful mechanism for processing facial expressions.     

基于多尺度特征融合的SAR图像分割

由于存在相干斑噪声的影响,给SAR图像分割造成很大的困难,提出一种基于多尺度特征融合的SAR图像分割方法。该方法利用快速离散curvelet变换提取图像的纹理特征,利用平稳小波变换提取图像的统计特征,将两种多尺度特征融合成高维的特征向量,采用模糊C均值聚类的方法进行分割。在仿真SAR图像和真实SAR图像的分割实验结果表明,提出的方法优于单独采用小波变换进行SAR图像分割的方法,在消除均质区内碎块的同时,使得边界更为精准和平滑。     

Metamorphosis of arbitrary triangular meshes

Three-dimensional metamorphosis (or morphing) establishes a smooth transition from a source object to a target object. The primary issue in 3D metamorphosis is to establish surface correspondence between the source and target objects, by which each point on the surface of the source object maps to a point on the surface of the target object. Having established this correspondence, we can generate a smooth transition by interpolating corresponding points from the source to the target positions. We handle 3D geometric metamorphosis between two objects represented as triangular meshes. To improve the quality of 3D morphing between two triangular meshes, we particularly consider the following two issues: 1) metamorphosis of arbitrary meshes; 2) metamorphosis with user control. We can address the first issue using our recently proposed method based on harmonic mapping (T. Kanai et al., 1998). In that earlier work, we developed each of the two meshes (topologically equivalent to a disk and having geometrically complicated shapes), into a 2D unit circle by harmonic mapping. Combining those two embeddings produces surface correspondence between the two meshes. However, this method doesn't consider the second issue: how to let the user control surface correspondence. The article develops an effective method for 3D morphing between two arbitrary meshes of the same topology. We extend our previously proposed method to achieve user control of surface correspondence     

变化光照的对象图像合成

光照是真实感图形绘制和许多图像应用中的一个非常重要的因素.提出了一种完全基于图像的方法来反映光照变化在绘制对图像时的影响.所提出的方法不是直接去估计对象反射模型中的参数,或是去拟合BRDF函数,而是用奇异值分解(SVD)来拟合Lambertian 对象在光照和几何朝向变化情况下的所有图像集合.其中,光线方向的解析表达可以由样本图像、基图像以及已知类对象的图像集导出,对象在新的光线方向下的图像可通过适当地线性组合基图像而有效地绘出.另外,利用对SVD系数的线性插值可以生成反映对象几何朝向和光线变化的连续变形     

基于增量式迭代变换的蜡染图形渐变算法

针对蜡染图形创新, 提出一种基于增量式迭代变换法的图形渐变方法, 即在不受特征点集对应的约束下, 实现两个平面图形之间自然、平滑渐变。该方法采用迭代渐变的思想, 对图形进行矢量预处理, 并分别在源矢量图形和目标矢量图形上采样一组几何特征点, 通过等分弧长对应的规则把两个图形进行权重归中, 对采样的节点求全局最小二乘进行特征匹配与映射, 再通过增量式迭代变换法得到一系列渐变中间图形。计算机仿真结果表明, 此算法能够较好地实现非特征对应的图形渐变, 达到过渡自然、平滑的目的。     

Image Morphing in Frequency Domain

Image morphing is often used in film and television industry to create synthetic visual effects by smooth transformation of one object into another. Based upon spatial representation of images, several image morphing techniques have been proposed. Simple spatial techniques, for example cross-dissolve, suffer from lack of smooth transformation while better quality techniques, like mesh warping or field warping, have significant computational complexity. In this paper we present a simple but good quality image morphing technique based upon frequency domain representation of images. Transformation from a source image to a target image takes place by mixing low frequencies of the source image and high frequencies of the target image in varying proportions. The proposed technique has been applied to a wide variety of images. The resulting sequence of images are better in visual quality and faster in execution time.