保持细节的网格曲面局部变形算法

针对直接控制自由变形算法(DFFD)在对大规模网格模型实施局部变形时细节保持性差的问题,以网格曲面上的离散泊松方程和微分算子为理论基础,提出一种完全自动化的网格模型局部变形算法。基本思想是依据用户对模型上控制顶点的移动及网格的表面几何特征,由算法自动判断得到变形区域,继而将用户对控制顶点的编辑操作映射为对变形区域梯度场地操作,最后通过泊松重建得到变形后的网格。优点是在使模型表面的局部几何细节得到保持的基础上省略了人为划定变形区域的步骤。     

基于自适应细分的保刚性变形算法

为了对二维平面形状进行变形,提出一种高效的基于自适应细分策略的保刚性变形方法.首先通过显式求解变形问题中需要的旋转矩阵,使其计算效率高于原始的采用SVD分解来计算旋转矩阵的方法;其次采用一种局部的细分策略,对在变形过程中遭受拉伸扭曲较为剧烈的区域中的三角片进行自适应的加细可以显著地减少输入网格的扭曲程度,获得更好的变形结果.文中方法对传统的ARAP变形方法上进行了改善,使之在变形结果的质量和算法的效率之间达到较为理想的平衡状态.     

四面体胞的尽可能刚性网格变形算法

提出一种基于四面体胞的尽可能刚性三角形网格变形算法。用户通过操作网格上的若干顶点以得到所需的模型变形结果。首先,算法对网格模型内部进行稀疏四面体化,以产生一个贴合模型表面的四面体胞集。在模型变形过程中,算法通过最小化相应的变形能量函数,以保持网格模型表面局部区域的刚性以及每个四面体胞的刚性,从而有效避免模型表面及其内部的扭曲。同时,针对大尺度编辑可能造成的模型局部塌陷,提出一种简单的四面体胞自适应剖分方法,根据模型局部体积的剧烈变化,自动剖分对应的四面体胞以增加模型内部的局部变形自由度,进而消除不正确的变形效果。此外,自适应的四面体胞剖分允许算法在初始时只需对网格模型进行稀疏的四面体化,而在变形过程中根据需要进一步提高四面体胞的局部稠密度,因而保证了算法的鲁棒性及其效率。实验结果表明,该变形算法可以有效保持模型的表面细节以及模型的内部体积,并能够有效避免模型形状在大尺度变形时的局部退化。     

三维模型近刚性保体变形

为保持三维模型表面细节和模型体积,提高模型变形的真实感效果,提出一种基于能量最小化的近刚性保体变形方法.首先对模型进行Laplacian变形,在此基础上,通过极分解求解曲面局部区域三角形的旋转变形,构建模型刚性变形能;然后通过模型体积积分离散化将模型体积变形约束转化为模型曲面变形约束,构建体积变形能;再通过衡量约束点的位置变形误差构建约束变形能.在最小二乘意义下最小化上述加权变形能,获得模型变形结果.实例结果表明,文中方法能够在线性的算法效率下获得近刚性保体变形效果,为模型的真实感变形提供了一条有效的途径.     

基于局部刚性约束的微分网格变形算法

针对网格角色模型（人体或动物模型）的关节部位在变形中易出现扭曲或不自然体积改变的问题,结合网格刚性变形和微分变形的理论,提出了一种基于局部刚性约束的变形算法。在本算法中,首先采用距离场方法求取模型的骨架关节点,然后在关节点上插入刚性约束架,再用均值坐标将刚性约束架和模型绑定到一起,最后通过求解包含微分约束和局部刚性约束的能量方程得到变形结果。实验表明,本算法很好地解决了大规模角色模型变形过程中,关节部位出现失真的问题。     

一种基于物理的实时细节保持变形算法

实时变形是计算机图形学研究的热点问题之一,复杂物体的实时变形至今仍未得到很好的解决.从物理变形方法和多分辨率网格编辑技术的优点出发,提出了一种适合于复杂弹性物体的实时变形算法.在预处理阶段,将原始精细网格模型进行简化以建立其基网格表示,基于基网格对模型的局部细节特征进行编码;在实时绘制阶段,在基网格上进行物理变形操作,并通过变形后的基网格和细节编码重构出变形后的精细网格.以上过程充分利用图形硬件的并行处理能力,利用像素处理器进行大部分计算操作.实验结果表明,该算法在变形过程中较好地保持了物体的局部特征,适合于表面细节复杂物体的实时变形应用.     

一种新的基于顶点聚类的网格简化算法

在计算机图形学中,经常采用多边形网格来描述物体模型.由于绘制时间和存储量与多边形的数量成正比,过于庞大的物体网格模型通常是不实用的.模型简化在计算机动画、虚拟现实和交互式可视化等计算机图形应用领域有着广阔的应用前景.为此提出一种新的基于顶点聚类的网格简化算法.该算法利用八叉树对网格进行自适应划分,给出了一种基于点到平面距离的有效的误差控制方法,并能在用户指定的误差范围内通过使原始网格中的顶点聚类达到大量简化的目的.该算法实现简单,速度快且能很好地保持边界特征.给出的一组图例说明了该算法的有效性.     

特征保持的区域分级网格简化算法

随着三维建模精度的提升,网格模型的数据量越来越大。为便于存储和计算,需要对网格模型进行简化处理。大多数网格简化算法通常对模型整体设置单一简化率,无法对模型进行不同级别的简化以保留局部特征。针对此类问题,提出了一种特征保持的区域分级网格简化算法(RH-QEM)。首先使用谱聚类算法对网格模型进行分割,并以测地线距离和余弦距离构建核函数;其次构建基于法向量的曲折度量指标,对网格模型的不同区域进行曲折程度度量,据此来设置分级简化率,不同的分割区域对应不同的简化率;最后构建改进的边折叠代价函数,对网格模型的不同区域实现分级简化。在CAD模型与扫描模型上进行实验,实验结果表明,RH-QEM算法简化误差和网格质量均优于3种对比算法,可实现分级简化,并有效保持模型细节特征。     

基于割角的保特征网格简化算法

目前存在的网格简化算法大多数在低分辨率下会丢失物体的细节特征．为了改善这点,以割角的方式,以局部体积为简化代价,提出了一种基于半边折叠的新的网格简化算法．与以往算法相比,不仅运行速度快,存储量小,而且非常好地保留了网格的细节特征．除了用于简化网格,也可以对模型构建LOD模型．     

基于细节的自适应网格简化

从模型中保留的几何细节出发,提出一种自适应的三角网格简化算法．该算法首先比较顶点与其相邻点之间的欧氏距离是否超过预先设定的简化尺度,删除小于该尺度的相邻点,再对删除造成的空洞作局部三角剖分．此算法的特点是用细节度参数控制简化模型的整体精度,并且简化的尺度可以根据模型表面的细节情况作自适应调整,自动在细节丰富的区域变小而在细节稀疏的区域变大．通过两组应用实例可以看到,文中算法在有效地降低数据量的同时很好地保持了模型的视觉特征．     

一种基于排序阈值的开关中值滤波方法

提出了一种基于排序阈值的开关中值滤波方法以克服图像滤波中去噪与细节保护的矛盾。该方法利用滤波窗口内像素点的排序信息,在极值中值滤波方法的基础上,将受脉冲噪声污染图像中的像素点进一步分为噪声点、边缘细节区和平坦区3种类型。通过对多种图像测试的统计结果,获得合适的分类器参数,然后利用类型判决,进行开关中值滤波,即对噪声点和平坦区进行中值滤波以得到良好的噪声滤除效果,而对边缘细节区不做处理以获得良好的细节保护效果。比较了标准中值滤波、极值中值滤波和本方法的结果。实验结果表明,本方法具有更好的效果。     

基于切平面中值坐标的Laplacian网格变形算法

网格模型变形往往需要保持局部几何细节,Laplacian网格变形算法能够较好地保持局部几何细节特征,但细节特征描述子-Laplacian坐标的计算欠缺精确性.从平面多边形中值坐标的角度出发,对Laplacian坐标进行重新定义,将顶点的一阶邻域投影到顶点处切平面上,根据顶点相对投影点的中值坐标构建的Laplacian坐标能够精确地描述模型的局部几何细节特征,实验验证能够获得较好的编辑效果.     

基于法向的网格简化

网格简化是科学计算可视化和虚拟现实领域中的一个重要研究方面,它在不严重损失物体的视觉特征的前提下,用较少数目的多边来表示物体,减少了模型的复杂性,提高了绘制的速度,文中提出了一个适合于表面曲率变化不太大的网络简化算法。     

变形图驱动和变形感知的谱姿态迁移

为了提高姿态迁移过程中网格表面形状细节的保持能力,减少分层姿态迁移的交互环节,提出变形图驱动且变形感知的自动分层谱姿态迁移方法.首先利用变形图对三维模型进行形状保持的全局低频姿态迁移;然后根据模型变形前后的特征变化自动分割出局部刚性块,并对它再次进行姿态迁移,直到所有局部网格的姿态得到充分迁移.通过多个例子对文中方法和Yin等方法进行了比较,实验结果表明,文中方法次级姿态迁移的次数降低38.0%,平均距离误差降低54.0%,表面积和体积的变化降低12.5%.该方法的姿态迁移较充分,在模型的形状保持上更有优势,且自动化程度较高.     

网格模型化简综述

网格模型的化简对于其存储、传输、处理以及实时绘制有着重要的意义.对国内外在这一领域的工作成果进行了较为系统的介绍,并对各方面典型算法的优缺点进行了分析,最后对这一技术的发展进行了展望.     

基于边折叠的网格简化算法及其应用

实现了一个基于边折叠的三角形网格算化算法,根据对所处理的模型数据的分析,对该算法进行了改进,并已将它用于舰艇网络模型的算法,获得了舰船细节层次（LOD）模型。     

基于检测球控制的网格模型简化算法研究

在逆向工程、计算机图形学等应用领域中,经常采用多边形网格模型(多为三角形网格)来描述几何形体,但网格中三角片数目往往非常庞大.为了保证对模型的后续操作能有效地进行,有必要在满足一定精度的条件下对其进行简化.提出了一种基于检测球控制简化精度的网格模型简化算法.该算法运行速度快,简化效果好.     

一种全特征递进网格模型生成算法

递进网格模型可用于实现层次细节模型、网格模型的递进传输等。文中提出并实现了一种支持全特征的递进网格模型生成算法。该算法可生成带有颜色、纹理等附属信息的递进网格模型,且所占空间小,运行速度较快。     

基于变形图的谱姿态迁移

为减低谱姿态迁移结果受几何代理 Cage 的影响程度,提出基于变形图的谱姿态迁 移方法。首先,利用优化二次误差度量方法简化源网格得到变形图,将源网格顶点以测地距离 为权重用变形图顶点表示,强制源网格顶点与基于耦合准调和基的姿态迁移结果尽可能相同, 同时保持变形图的拉普拉斯坐标,获得低频姿态迁移结果,并利用嵌入变形算法对此结果进行 优化;然后,通过观察找到次级姿态学习不充分的局部网格,分割出局部子网格,对这些子网 格使用低频姿态迁移方法,可以学习到次级姿态。实验结果表明,在一定程度上降低了几何代 理的影响,有效地提高了谱姿态迁移结果。