鲁棒的网格光顺算法

三角形网格通常是由三维扫描仪获取复杂表面采样点的几何信息和拓扑重建得到。尽管现有的三维扫描硬件具有高精度，但难免由于人为的扰动或者扫描仪本身的缺陷使得生成的三维数据带有噪声。而三角网格光顺的目标是在剔除三角网格的局部扰动和噪声、获取离散曲面更高阶光滑性的     

面向毛绒玩具的三维毛发造型方法

模拟真实毛绒玩具表面的毛发形态并直观展示出来对于设计人员设计出逼真的毛绒玩具起着十分重要的作用。针对毛绒玩具毛发的特点,提出了面向毛绒玩具的三维毛发造型方法。首先,基于一种动态参数化的三维彩绘技术,采用草图绘制的方式在三维模型表面绘制纹理图案,确定毛发的生成区域及颜色信息;然后,基于一种引导线的毛发模型对单根毛发进行建模;最后,针对毛发集合的属性,采用多种交互的控制方法实现不同的毛发形状效果。实验总结出四种常用毛绒玩具的毛发模型参数,且系统的学习速度和造型速度分别是Blender的27.87倍和27.78倍;实验结果证明,该方法可以方便快速地在三维毛绒玩具模型表面生成各种毛发造型,为毛绒玩具设计师提供了简单易学的毛发造型工具。     

渐开线齿轮实体建模与模板研究

基于Pro/ENGINEER的参数化设计,是指先用一组参数定义零件的三维实体模型并确定参数关系,包含几何关系和拓扑关系,然后提供给设计人员进行零件三维造型使用,设计结果的修改由尺寸驱动.设计时不必考虑零件中几何元素的准确位置或数值,而是通过向图形添加适当的约束条件定义零件形状.零件的参数化模型就是带有参数名的草绘,用户通过编辑参数,零件几何模型的拓扑信息不变,而尺寸自动改变.每一个约束形成一个代数关系式,通过约束推理确定需要修改的尺寸参数,系统将自动检索此尺寸参数对应的数据结构,找出相关参数的方程组并计算出参数,驱动参数化模型形状的改变,从而形成新的零件三维实体模型.     

基于多视角的高精度三维人脸重建

提出了一种多阶段优化的方法来解决基于多视角图片在未知姿态、表情以及光照条件下的高精度三维人脸重建问题.首先,通过重新渲染合成的方法将参数化模型拟合到输入的多视角图片,然后在纹理域上求解一个光流问题来获取不同视角之间的对应关系.通过对应关系可以恢复出人脸的点云,并利用基于明暗恢复几何的方法来恢复人脸细节.在真实数据以及合成数据下的实验结果表明,文中方法能够恢复出带有几何细节的高精度的三维人脸模型,并且提高了现有方法的重建精度.     

一种保留特征的网格简化和压缩递进传输方法

针对数字博物馆中三维藏品网络传输及传输过程中藏品特征保留的需要,提出了一种保留拓扑及纹理特征的网格简化方法,在三角形折叠简化算法的基础之上,通过引入边界三角形和色异三角形等概念,对误差矩阵的计算和误差控制方法进行了改进,保留了原始模型的几何边界和纹理属性等特征信息;并结合递进网格和压缩编码,构造了基于八叉树编码的递进网格文件,从而实现了基于网络的三维模型递进传输系统.     

带纹理的三维模型简化算法

三维物体的几何造型中,物体通常用三角形网格来描述.随着计算机建模、仿真,虚拟现实与可视化技术的发展,经常会遇到带有纹理的三角形网格模型的简化问题.为此,提出一种带纹理的三角形网格模型简化算法.该算法中综合考虑了模型几何信息以及纹理信息的全局误差,并通过记录每步边折叠操作来消除累计误差,最终生成在形状和纹理上与原始模型最相似的简化模型.     

动态变形表面的四维测量

提出一种在双目视觉中利用随机三角形纹理进行动态变形表面四维测量的方法。生成随机的三角形纹理,将纹理转印到纸、布等需要进行测量的对象表面上;用标定的两个同步相机拍摄表面的动态变形过程,获得两个同步的图像序列。使用提出的方法,检测每个图像上的三角形;使用提出的三角形描述符和三角形极线约束方法,匹配第一帧图像上的三角形,并根据匹配的结果,测量物体表面在第一帧中的三维信息;根据所测的信息生成每个三角形的局部三维拓扑结构;在两个同步的图像序列中追踪三角形,得到四维测量的结果,并且利用局部拓扑结构检测并修复出现的错误。模拟实验、实际数据实验,验证了该方法的有效性和可行性。     

面向血液循环系统仿真的全身血管重建

血管的点云数据表示在医疗中有着重要的作用,可以帮助医护人员直观地了解血管的几何信息.对于医疗辅助技术、放射学模拟等应用中,除了对局部的血管系统几何信息进行可视之外,也需要对全身血管进行准确的仿真建模,从而对整体血管系统的拓扑及几何信息都需要进行系统性的重建.传统骨架提取技术无法保证血管模型正确的连接拓扑,提出了一种基于点云数据的交互式全身血管模型重建方法,通过对血管数据分段和拟合,并分析各段血管端点连接情况,重建了一种带有血管截面半径信息的全身血管一维骨架模型,且该模型能直接用于血流血压等仿真.与已有方法相比,其优势在于能应用于大规模的复杂的全身血管点云数据,且重建的模型可以直接用于仿真.BodyParts3D数据集下实验结果表明,与已有方法相比,文中方法重建的全身血管一维骨架模型具有准确的拓扑连接,能够生成更好的仿真效果.     

彩色Range图像的三维模型重建

重建包含模型真实纹理的彩色三维模型是计算机视觉研究领域的一个重要问题,提出了一种基于2.5维深度图像的三维配准算法,同时利用原始数据中的几何以及纹理信息,对多幅深度图像进行两两配准和全局配准。新算法在两两配准阶段将纹理信息用于初选两幅图像的匹配点对,在全局配准阶段将纹理信息用于计算残差,并据此更新对应点对的权重值用于下一次迭代计算。该算法克服了以往算法在纹理、几何信息的参数尺度量化等方面的问题。     

基于三维模型几何信息的纹理图像压缩

为进一步压缩三维模型数据,提高网络传输的速度,同时不降低模型渲染的视觉表现效果.提出了一种基于三维模型几何信息的纹理图像压缩算法.首先对模型三维网格做重网格化,使网格具备半正则的规则拓扑结构;然后利用半正则网格表面的几何信息对模型的三维特征点进行提取,对三维特征点在纹理空间的映射点应用k-means聚类算法获取感兴趣区域;最后结合基于感兴趣区域的嵌入式零树小波压缩算法,实现对模型纹理图像数据的编码和解码操作.实验结果表明,该算法提取的纹理图像感兴趣的细节区域更精确、压缩比高,经过解码和重建后的纹理图像在对三维模型表面贴图映射后具有更好的视觉效果.     

模拟绘画的三维几何纹理生成研究

该文提出一种模拟绘画的三维几何纹理生成方法。该方法的主要思想如下：（1）对物体表面进行近似等距离分点；（2）假设在各分点处放置一个个小球，利用这些小球来获得物体表面的总体明暗信息；（3）建立各分点处画元的绘制模式；（4）在绘制阶段，利用所获得的光照信息和画元的绘制模式在各分点处绘制画元，以获得符合物体表面总体明暗调子的几何纹理；（5）在上述工作的基础上，通过对画元实施一系列操作来获得更为复杂的几何纹理。与传统方法相比，该文所给出的几何纹理生成技术具有对信息处理的同一性、可对画面信息进行离散处理、所生成的纹理更具立体感和速度快等特性。实验结果验证了方法的有效性。     

Geodesic Remeshing Using Front Propagation

In this paper, we propose a complete framework for 3D geometry modeling and processing that uses only fast geodesic computations. The basic building block for these techniques is a novel greedy algorithm to perform a uniform or adaptive remeshing of a triangulated surface. Our other contributions include a parameterization scheme based on barycentric coordinates, an intrinsic algorithm for computing geodesic centroidal tessellations, and a fast and robust method to flatten a genus-0 surface patch. On large meshes (more than 500,000 vertices), our techniques speed up computation by over one order of magnitude in comparison to classical remeshing and parameterization methods. Our methods are easy to implement and do not need multilevel solvers to handle complex models that may contain poorly shaped triangles.     

基于力反馈技术的三维模型表面绘制技术研究

本文将力反馈技术引入虚拟绘制过程中,提出一种基于力反馈技术的三维模型表面绘制方法。首先分析毛笔在三维绘制过程中的受力和变形,采用弹簧-振子模型建立三维毛笔模型;然后由毛笔碰撞变形后的最小包围球找出碰撞相关点,计算碰撞相关点的平均法矢确定投影平面,通过计算毛笔的变形得出在投影平面上的笔触,将该笔触投影到三维模型表面,同时控制毛笔的受力和运笔路径叠加笔触获得具有特定书法效果的三维笔道;最后介绍了仿真系统,使用Phantom Desktop力反馈设备在该系统中实现了三维模型表面的绘制。仿真结果表明,该方法再现了三维模型表面绘制的力觉控制过程,增强了绘制过程中的真实感。     

Method of Direct Texture Synthesis on Arbitrary Surfaces

A direct texture synthesis method on arbitrary surfaces is proposed in this paper. The idea is to recursively map triangles on surface to texture space until the surface is completely mapped. First, the surface is simplified and a tangential vector field is created over the simplified mesh. Then, mapping process searches for the most optimal texture coordinates in texture sample for each triangle, and the textures of neighboring triangles are blended on the mesh. All synthesized texture triangles are compressed to an atlas. Finally, the simplified mesh is subdivided to approach the initial surface. The algorithm has several advantages over former methods: it synthesizes texture on surface without local parameterization; it does not need partitioning surface to patches; and it does not need a particular texture sample. The results demonstrate that the new algorithm is applicable to a wide variety of texture samples and any triangulated surfaces.     

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。     

Generating a Texture Map from Object-Surface Texture Data

A number of 3D digitizing methods, including stereopsis, are capable of measuring not only an object's shape but also its surface texture. Measured shape data can be expressed as a polyhedron whose faces are triangular, and object-surface texture data can be represented in the form of color data for each of the vertices of the various triangles. The ability to apply object-surface texture data directly to the creation of computer graphics images has been severely limited by the extreme difficulty of expressing such texture data in the image from which conventional texture mapping proceeds (commonly referred to as a texture map). Proposed here is a method that generates a texture map from object-surface texture data. First, the method reduces the number of triangles in the polyhedron while preserving essentially all the color data that it originally contained. Next, it arranges the triangles in the simplified triangle mesh onto a plane, and generates a texture map from this arrangement. This method preserves the full texture of an object, no matter how complex its shape, an advantage over the conventional cylindrical texture representation approach. Furthermore, since essentially all color data has been retained, the reduction in the number of triangles does not produce any significant reduction in the texture-realism of the object image produced.     

基于倾斜摄影的三维模型单体化方法研究

利用三角面片的可分割性质,解决倾斜摄影数据的三维模型可分离单体化问题。该方法首先绘制切割多边形,确定单体化模型边界,然后使用包围盒方法进行求交检测,获得需要切割的三角面片。之后计算求交检测所得三角面片与切割多边形的交点,然后详细分析切割多边形与三角面片相交时的不同相交情形,并针对不同的相交情形采用不同的切割方法。最后,对相交区域三角面片进行裁切并重构,再纹理重构并实现多细节分层后得到分离的单体化模型。实验结果表明,该方法可有效实现倾斜摄影三维模型的分离单体化。