一种网格融合算法

快速建模是三维游戏动画领域的重要技术,从已有模型经过修改、编辑、融合构建出新的模型是一种高效的建模方法.本文提出了一种网格模型融合算法,该算法首先将需要的部分网格从源模型上交互剪切下来,并将其配准对齐;然后将两网格模型转化成点模型表示,并将点模型转化成RBF隐函数表示;再对两隐函数进行布尔运算;最后将布尔运算生的隐函数曲面在两网格接合区域进行三角形化,得到最终的网格模型.算法定义了隐函数曲面的影响区域,有效控制融合过渡.采用边界扩展的三角形化方法,保留了融合区域以外源模型的特征.实验结果表明,本文算法具有很好的网格融合结果,可用于游戏动画中快速造型.     

鲁棒的网格实时几何编辑算法

目的 本文提出一种网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择来对网格进行复制粘贴操作。方法 首先通过提供给用户的笔刷在网格上选择感兴趣区域,通过半边结构遍历和种子填充算法精确指定参数化区域;在遍历过程中加入一个距离场限制,然后使用平面中值坐标方法对被复制区域进行变形处理;最后将被复制区域和目标网格进行无缝融合,恢复三维形状。结果 实验表明本文提出的方法能够对高曲率和凸长网格进行有效编辑,复制得到的模型能够符合需求,并且鲁棒稳定。结论 泊松方程结合平面中值坐标的网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择对网格进行复制粘贴操作。通过与已有的网格克隆方法相比较,该方法具有很好的鲁棒性并且效果良好。     

网格模型的局部编辑算法

提出一种新的网格模型局部编辑算法，该算法可以精确地控制变形区域的大小、边界和变形点的位移，克服了FFD及其改进算法的缺点．首先交互地定义一个附着在模型表面的控制网格；然后建立模型变形区域与控制网格间点的映射，再依据变形要求来编辑控制网格；最后根据映射关系反算出模型变形区域点的新位置．控制网格可以是参数曲面的控制网格，也可采用一般三角网格或预先定义的网格模板．为达到精确变形的目的，对模型与控制网格重叠的区域进行自适应细分．该算法计算简便、易于实现，并能达到很好的效果．     

基于高光线模型消除三角形网格局部不规则区域

高光线是检测自由曲面质量的有效工具.它提供一种直观且便利的手段,在交互设计中提高自由曲面质量.文中提出了在任意三角形网格曲面上生成高光线模型的一种方法.基于该高光线模型,文中给出了一种消除三角形网格上的局部不规则区域的方法.该方法通过求解一个目标函数,并迭代地移动网格顶点位置,来获得修改后的新网格.利用该方法能够同时优化三角形网格表面形状以及网格上的高光线形状.该方法直观易用,适合于三角形网格的局部形状优化.     

自适应T样条曲面重建

为了进行快速高精度的曲面重建,提出了一种新的基于T样条的曲面自动重建算法。由于T样条控制网格具有特殊性质,因此在使用T样条进行曲面重建时,一个关键的问题是如何构造好一个T网格。该新算法在进行曲面重建时,用三角网格的参数化方法,先将数据点同胚映射到平面,然后再利用平面四叉树细分的方法将无结构散乱数据自动生成合理有效的T网格,最后将曲面重构模型转化为最优化问题,并由最小二乘法求解,同时在误差较大的区域辅以T样条的局部修正,以使重建曲面与原网格面的最大误差小于指定的误差值。由于该新的曲面重建方法是一个基于细节的重建方法,因此采样点密集区域所插入的T网格点也就相应地增多,这样既抓住了网格曲面的特征,又能很好地减少过多的T网格控制顶点,这就提高了算法效率。另外,该新算法还具有高效、易操作、能适应复杂曲面重建、曲面自动生成且满足相应精度要求等优点。重构结果显示,该新的曲面重建算法不仅重构应用范围广,且重构精度高。     

一种生成渐进动画网格模型的改进算法

在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.     

基于变形距离分析的多分辨率动画模型生成

在计算机图形学中,关于网格简化的方法已有很多,但绝大多数都是针对静态网格进行的,对于动画变形网格的简化工作还很少.提出了一种基于变形距离的动态表面多分辨率模型生成方法.基于重复边收缩操作来对模型进行简化,使用变形距离来度量三角形面片在整个变形序列的变形程度,将此权值考虑到累加的边折叠代价中,可以有效地保持一些形变较大区域的细节特征.在此基础上,提出了一种在动画模型序列上的网格优化算法,在调整三角形形状的同时,提高了动态模型输出的时间一致性,减小了相邻帧之间的视觉跳变.实验结果证明该方法具有较高的效率,易于实现,并且可以输出任意分辨率的高质量简化模型序列.     

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.     

三维网格的交互式编辑

在曲面造型系统中,如何方便地修改和交互地编辑曲面模型是一个关键问题。提出了一种基于小波多分辨率分析的交互式编辑方法。首先通过小波多分辨率分析,将复杂网格简化成各种分辨率;然后再通过Dijkstra最短路径算法和宽度遍历方法选取待编辑区域;最后,基于三维图形的几何变换方法,对选取的区域进行交互式编辑,进而合并之,并恢复到原始分辨率。实验结果表明,该方法主要特点是操作直观、方便、快速。     

基于上下文算术编码的非三角网格拓扑压缩

网格拓扑压缩方法是计算机图形学的基础算法。该文方法是单分辨率,主要针对非三角网格模型的拓扑信息作无损压缩。算法首先遍历网格的所有多边形得到操作系列;然后对操作系列作霍夫曼编码;再对霍夫曼编码结果作基于上下文长度可变的算术编码得到最后的压缩结果。相比于对非三角网格拓扑信息作压缩的压缩比很高的算法,该算法得到的压缩结果更好。此算法的另一个突出优点是在解码时间和空间上有了改进——新算法可以在接收一个多边形的编码后立即完成解码并抛弃这个编码,从而使得该算法特别适用于在线传输和解码的实时与交互应用场合。此外,该算法还可以处理有空洞和柄（handle）的模型。     

3D动画技术在移动平台上的研究与实现

本文介绍了移动3D技术的发展,简要介绍了关键帧动画、变形动画、骨骼蒙皮动画三种动画的原理,详细分析了M3G平台上的动画实现原理和实现方法,并给出了M3G平台动画实现的一个例子。     

3D动画技术在移动平台上的研究与实现

本文介绍了移动3D技术的发展，简要介绍了关键帧动画、变形动画、骨骼蒙皮动画三种动画的原理，详细分析了M3G平台上的动画实现原理和实现方法，并给出了M3G平台动画实现的一个例子。     

Animation‐Aware Quadrangulation

Geometric meshes that model animated characters must be designed while taking into account the deformations that the shape will undergo during animation. We analyze an input sequence of meshes with point‐to‐point correspondence, and we automatically produce a quadrangular mesh that fits well the input animation. We first analyze the local deformation that the surface undergoes at each point, and we initialize a cross field that remains as aligned as possible to the principal directions of deformation throughout the sequence. We then smooth this cross field based on an energy that uses a weighted combination of the initial field and the local amount of stretch. Finally, we compute a field‐aligned quadrangulation with an off‐the‐shelf method. Our technique is fast and very simple to implement, and it significantly improves the quality of the output quad mesh and its suitability for character animation, compared to creating the quad mesh based on a single pose. We present experimental results and comparisons with a state‐of‐the‐art quadrangulation method, on both sequences from 3D scanning and synthetic sequences obtained by a rough animation of a triangulated model.     

骨骼蒙皮动画中网格优化的研究与实现

在骨骼蒙皮动画中需要处理大量的网格三角形,而在很多骨骼蒙皮动画的应用中都需要很高的动画实时性,为了提高骨骼蒙皮动画的实时性,对网格的优化是其中一项重要的工作.本文提出了一种优化网格的方法,并予以实现.     

一种3维动画中间帧非线性插值算法

关键帧动画是3维动画制作的常用模式，中间帧插值又是关键帧动画中最为繁琐的环节。提出了一种针对无骨架3维网格模型的非线性插值算法，用于对网格模型的关键帧姿态进行插补，自动生成中间帧动画序列。该算法首先计算动画角色的网格模型各三角片在相邻关键帧中的仿射变换，并据此生成变形梯度向量，作为3维网格模型的形变信息，这种表示形式体现了变形过程中网格顶点之间的局部互相关关系。随后将各仿射变换分解为旋转成分与拉伸缩放成分，对拉伸缩放成分进行线性插值，而对旋转成分采用四元数插值算法进行非线性插值，合成中间帧姿态的变形梯度向量，并据此计算出中间帧网格模型。当相邻关键帧姿态存在较大差异时，该算法也能快速生成平稳而生动的中间帧动画，可有效减少关键帧的数量，提高动画制作效率。     

将高解析度动作撷取资料校正应用在脸部动画系统

提出一个新的方法来产生脸部动画,即利用动作撷取系统捕捉真人脸上的细微动作,再将动态资料用来驱动脸部模型产生动画,首先,利用Ｏｘｆｏｒｄ Ｍｅｔｒｉｃｓ’ＶＩＣＯＮ８系统,在真人的脸上贴了２３个反光标记物,用以进行动作撷取,得到三维动态资料后,必须经过后继处理才能使用,因此,提出了消除头部运动的方法,并估计人头的旋转支点,经过处理后,剩余的动态资料代表脸部表情的变化,因此,可以直接运用到脸部模型。用     

将高解析度动作撷取资料校正应用在脸部画系统

提出一个新的方法来产生脸部动画,即利用动作撷取系统捕捉真人脸上的细微动作,再将动态资料用来驱动脸部模型产生动画.首先,OXfor Metrics'VICON8系统,在真人的脸上贴了23全反光标记物,用以进行动作撷取.得到三维动态资料后,必须经过后继处理才能使用,因此,提出了消除头部运动的方法,并估计人头的旋转支点,经过处理后,剩余的动态资料代表脸部表情的变化,因此,可以直接运用到脸部模型.用2.5D的脸模型来实作系统,这样可兼得二维模型与三维模型的优点:简单、在小角度旋转时显得生动、自然.在脸部动务的制作中,利用一个特殊的内差公式来计算非特征点的位移,并将脸部分成数个区域,用以限制模型上三维点的移动,使动画更加自然,此动画系统在Pentium Ⅲ500MHz的机器上,并配有OpenGL的加速卡,更新率可以超过每秒30张.     

B‐Mesh: A Modeling System for Base Meshes of 3D Articulated Shapes

This paper presents a novel modeling system, called B‐Mesh, for generating base meshes of 3D articulated shapes. The user only needs to draw a one‐dimensional skeleton and to specify key balls at the skeletal nodes. The system then automatically generates a quad dominant initial mesh. Further subdivision and evolution are performed to refine the initial mesh and generate a quad mesh which has good edge flow along the skeleton directions. The user can also modify and manipulate the shape by editing the skeleton and the key balls and can easily compose new shapes by cutting and pasting existing models in our system. The mesh models generated in our system greatly benefit the sculpting operators for sculpting modeling and skeleton‐based animation.     

Automatic Conversion of Mesh Animations into Skeleton-based Animations

Recently, it has become increasingly popular to represent animations not by means of a classical skeleton‐based model, but in the form of deforming mesh sequences. The reason for this new trend is that novel mesh deformation methods as well as new surface based scene capture techniques offer a great level of flexibility during animation creation. Unfortunately, the resulting scene representation is less compact than skeletal ones and there is not yet a rich toolbox available which enables easy post‐processing and modification of mesh animations. To bridge this gap between the mesh‐based and the skeletal paradigm, we propose a new method that automatically extracts a plausible kinematic skeleton, skeletal motion parameters, as well as surface skinning weights from arbitrary mesh animations. By this means, deforming mesh sequences can be fully‐automatically transformed into fullyrigged virtual subjects. The original input can then be quickly rendered based on the new compact bone and skin representation, and it can be easily modified using the full repertoire of already existing animation tools.