可控的高度规整三角网格生成算法

本文提出了一种新的用户可控的高度规整三角网格生成算法.通过在网格表面上构造3个标量场,利用其等值线相交生成高度规整的三角网格.算法借助N-对称方向场来指导生成网格的边方向,在网格表面指定密度场来控制采样密度,同时还提供了特征对齐和对带边界模型的处理能力.所有的控制需求都被纳入标量场求解框架中统一优化.实验表明,本文的方法能够满足多种用户控制需求,生成高度规整的三角网格.     

边界对齐的平滑三维对称标架场

为了把广泛应用于网格四边形化和纹理合成的二维表面标架场拓展到三维,提出一种生成三维对称标架场的方法.不同于表面对称标架场(四对称方向场),二维标架场的对称性能用一个切平面的旋转角度来表示,而三维对称标架场的对称性却不能这样简单地表示.为了解决这个问题,利用球面函数来获得一个对称性表述,该表述对于绕任意一个轴的π/2旋转以及它们的复合是不变的.基于球面函数的表示可以获得一个有效的标架场光顺程度的度量,并以球面调和分析进行加速计算;基于一组边界约束,可以通过极小化这个度量函数来获得一个光顺的标架场,该标架场在表面上能很好地对齐法线.最后通过表面投影、流线追踪和奇异点来可视化这个标架场,并将这个光顺的标架场用于六面体网格生成,且讨论了它在生成高质量纯六面体网格方面的潜力,其与表面标架场在生成四边形网格方面的潜力是一致的.     

基于Wang Tiles的几何纹理合成

提出了一种基于Wang Tiles的几何纹理合成方法来在不同物体表面上即时地生成几何纹理.首先根据给定的几何纹理预计算出一组Wang Tiles,然后用这组Wang Tiles在不同的目标物体上即时生成新的几何纹理.尽管基于Wang Tiles的方法已经应用于图像纹理,但由于几何纹理采用了与图像纹理完全不同的表示方式,因此需要用完全不同的方法来处理.采用了基于约束的几何纹理合成技术自动生成几何纹理Wang Tiles,从而保证了生成的几何纹理Wang Tiles在所有排列下都能保持其几何连续性.与现有的方法相比,生成的几何纹理Wang Tiles可以重用到不同的目标物体上,同时占用的存储空间及计算量更小,速度更快.     

半透明物体漫散射效果的实时绘制与材质编辑

半透明物体透明效果的真实感绘制是近年来研究的热点,提出一种针对半透明物体漫散射效果的实时真实感绘制与材质动态编辑方法--基于双向表面散射反射率函数(BSSRDF)的Dipole近似.通过主元分析将Dipole近似中的漫散射材质甬数分解为与形状相关甬数和与半透明材质相关函数的乘积形式;利用该分解表示,在预辐射传输的实时真实感绘制框架下,通过对散射传输的预计算来实现在多种光源环境下对半透明物体材质的实时编辑.此外,还提出一种对预计算辐射传输数据在空域上进行二次小波压缩的方法,利用表面点在空间分布位置的相关性,在保证绘制质量的前提下,大大压缩了数据,提升了绘制效率.实验结果表明,文中方法可以生成具有高度真实感的半透明效果并保证实时的绘制速度.     

基于图像序列的交互式快速建模系统

给出了一个基于图像序列的交互式三维建模系统.通过输入一段未标定的图像或视频序列,系统能够自动地恢复出摄像机参数;然后用户只需要在少量几帧图像上简单勾画出物体的形态结构,系统就能自动解析出多帧之间用户交互的对应关系,从而迅速、逼真地重建出场景的三维模型.该系统提供了点与线段的重建、直线与平面的重建、曲线与曲面的重建等功能,能够满足对现实世界中的复杂场景的快速高精度的重建要求.几组真实拍摄的图像序列的建模实验表明:该系统高效、实用.能够很好地满足实际建模需求.     

面向交互的场景外存调度和空间剖分算法

提出了一个新的面向交互操作的三维模型数据外存调度算法,该算法解决了基于外存三维模型数据难以进行添加、删除、平移等交互操作的问题.同时,文中还提出了双层的BSP空间剖分结构,在交互操作的过程中,保持每个物体的BSP树不变,自适应地更新整个BSP场景绘制加速结构,使得交互操作不会降低场景的绘制加速空间削分结构的使用效率.     

增量几何压缩

提出了一个几何压缩算法,用以节省三角网格模型存储和传输时间.它首先递归地以区域扩张方式将模型分解为一系列的层结构,利用层间的连贯性以及对层结构的有效编码,实现了高效的拓扑压缩.同时,还设计了一个有效的非线性预测器来实现几何位置的压缩.与以前的算法相比,它具有线性复杂度、压缩比高、执行速度快的特点.实验结果表明,存储一个三角形的拓扑信息平均只需1.42比特.     

Loop型半静态细分方法

在拓展四次三方向Box-样条曲面离散定义的基础上,导出了半静态Loop细分方法,并构造了该细分方法的二邻域细分矩阵.通过对细分矩阵特征值的理论分析,证明了文中方法的细分极限曲面收敛且切平面连续.半静态Loop细分方法的细分矩阵随细分次数规则变化,与传统Loop细分方法相比,该方法具有更大的灵活性和更丰富的造型表现能力.     

勾画式泊松网格编辑

结合勾画式自由变形方法简单直观易用的优点和基于微分方程的网格变形方法能够保持形变物体几何细节的性质,提出一种勾画式的泊松网格编辑方法.通过允许目标勾画线和参照勾画线不必位于相同的相机平面,把原有的二维勾画变形推广至三维,并提出了一组完整的变形操作.这些变形操作根据参照勾画线与目标勾画线决定了一系列的局部变换,并由这些局部变换产生出用户希望的梯度场,最终根据用户需要的梯度场重建出变形后的三维模型.丰富的编辑实例表明了该方法具有直观便捷的交互特点.     

一种新的层次包围盒方法

在计算机图形学中，经常碰到这样的问题：给定平面或空间上的一系列景物，判断一条直线是否与这些景物的其中一个相交，或者更进一步地，如果相交的话，它与哪 些景物相交。这个问题在隐茂线消除、隐茂面消除、光线跟踪算法等图形学基本算法中具有普遍意义。