基于动态超螺旋线的三维头发建模*

计算机动画中,模拟人的头发是非常困难的。基于动态的、不可伸展弹性杆的基尔霍夫方程,提出采用超螺旋线表示头发股来解决头发股的弯曲和挠曲的非线性行为。将头发股分成N段,使用拉格朗日力学定律动画绘制每段超螺旋杆,最后将各段连接起来,构成整个头发股。基于其他可行的模型与动态超螺旋线模型的比较,实验结果显示模型能够有效地处理大范围具有高逼真度的卷发。     

一种头发动态模拟方法

该文提出了一种新奇的方法来表示头发,该方法建立在离散层次细节模型上,通过恰当重组和细分来表示头发。这种离散层次细节模型包括：单根头发,头发簇和头发束,通过一个基轴来控制头发的运动。基轴用四叉树数据结构来重组和细分。在运行时,通过头发的运动、头发是否可见以及与视点的距离来选择恰当的离散和连续头发层次表示。头发的碰撞检测算法是通过扫描体来快速准确交叉计算。同时,这些头发模拟和碰撞检测的方法在头发运动的整体性能和可视质量上达到一种柔性平衡。此外,该方法能够模拟不同的发型、各种头发的长度以及头发的运动。     

基于Cosserat 弹性杆理论的柔性线缆物理建模方法

针对虚拟环境中线缆敷设过程仿真的线缆建模问题,提出一种基于Cosserat 弹性 杆理论的柔性线缆物理建模方法。该方法在线缆离散模型的基础上根据Cosserat 弹性杆理论导 出线缆的总体势能,并通过优化算法得到线缆总体势能最小时的线缆形态,即线缆的平衡状态。 模型考虑到线缆的柔性和连续性,能够模拟线缆的弯曲和扭转变形;通过对线缆进行离散表达, 实现了对线缆总体势能的数值求解;引入罚函数将求解线缆总体势能最小值问题转化为非线性 无约束优化问题;非线性无约束优化问题的求解采用信赖域方法,提高了求解的稳定性。设计 并开发了虚拟环境中的线缆敷设过程仿真原型系统,并进行实例验证,证明该方法的可行性。     

基于超螺旋模型的头发动态模拟方法

针对现有头发模型缺乏柔性的问题,提出一种改进的基于超螺旋模型的头发建模与仿真方法,将导引发丝构造成具有有限自由度的分段螺旋体,运用拉格朗日力学对发丝运动进行计算。通过改进卷发曲率和捻度的计算方法,并采用自适应控制结构对头发进行重组和细分,提高模拟过程的准确性和稳定性。实验结果证明,该方法可以获得较为逼真的动态模拟头发的效果。     

基于Cosserat理论的平面等参元

为解释材料在微尺度下的尺度效应,基于Cosserat理论,从势能泛函驻值条件出发提出构造8节点Serendipity平面等参元,并建立平面有限元法．每个节点拥有3个独立节点自由度,分别为2个方向的线位移和1个逆时针方向的角位移．用该方法分析含中心小孔的无限平板在单轴拉伸情况下的应力集中问题．数值计算结果与Cosserat理论的解析解非常符合,表明应力集中因数k受泊松比μ,常数c及a／l值的影响很大;由于偶应力的存在,小孔周围的应力分布明显小于经典弹性力学理论的预测．通过对材料常数c的调节可以将该方法推广应用于基于Mindlin偶应力理论的数值分析中．     

基于图像的头发建模技术综述

头发是人类特征的重要组成部分,是判断一个人的年龄、背景及身份等的重要依据.在虚拟现实和计算机图形学领域,头发建模受到越来越多的研究人员的关注.传统的头发建模是基于物理模拟的,通过设置相关参数构造出不同的头发,计算量很大,建模过程也不直观、难以控制;而基于图像的头发建模方法,具有建模速度快、模型逼真度高等优点,近几年受到研究者重视,开始成为另外一个研究热点.回顾了基于单幅图像的头发建模、基于多幅图像的静态头发建模、基于视频的动态头发建模、头发建模结果的编辑重用等方面的研究进展,并分析总结了各种方法的适用情况及不足,最后提出了基于图像的头发建模技术在未来的发展趋势以及面临的挑战.     

结合几何动力学卡通头发生成*

提出了一种结合几何动力学的卡通头发生成方法。它包括头发的几何建模和动力学模拟两个部分。在几何建模阶段：用户导入一个头部模型,交互指定头发生长区域控制点和头发模型中心控制点,系统自动生成卡通头发的几何模型。在动力学模拟阶段：引入基于网格的逆向动力学实现卡通头发运动。实验结果表明：系统通过简单的用户交互能够制作出令人满意的卡通头发。     

基于Cosserat理论的微观结构对非均质材料有效性能的影响分析

为更有效地研究具有周期性微观结构的非均质材料平面应变问题,用基于Cosserat理论的渐进均匀化方法得到微观结构对非均质材料有效性能的影响情况．计算结果表明,单胞内夹杂体的形状对有效杨氏弹性模量、有效泊松比、有效Cosserat弹性常数和有效材料特征长度有影响,并且随着夹杂体与单胞体积比的增大而影响明显．     

基于GPU的动态头发渲染

运用模拟头发运动的系统计算头发阴影的阴影生成算法和一个通过每一串头发来模拟光线散射的发射模型,就可以创建出极其真实的头发影像。渲染结果表明,利用以上方法可以渲染出极其逼真的头发。     

真实感虚拟人头发动态仿真研究

针对头发的不可伸展性和数量过大造成的头发仿真时性能低效、真实感不高问题,提出一种新的头发动态仿真方法。该方法首先利用弹簧模型对单根头发进行建模,然后采用DFTL(Dynamic Follow The Leader)算法进行变形计算,并基于FTL(Static Follow The Leader)算法对头发进行快速插值,最后运用Deep Opacity Mapping技术对头发进行渲染,增强虚拟人头发的真实感。同时,对头发与头部模型、头发与头发进行碰撞检测与响应。实验结果表明,该方法生成的头发逼真自然,而且在大量渲染时保持了较高的稳定性。     

基于Cosserat连续体理论的疲劳寿命概率可靠性分析

基于Cosserat连续体理论建立考虑应变梯度效应的粉末高温合金弹塑性模型.该模型考虑微尺度长度效应,并能消除缺陷局部化问题求解时的网格依赖性.基于参变量变分原理提出一种高效的求解方法,该方法将原非线性问题转化为互补问题求解,可大大提高求解效率和收敛性.针对一种假想涡轮盘模型,将Cosserat尺度参数和Basquin斜率作为随机变量,分别采用蒙特卡洛法与二阶矩法进行疲劳寿命概率可靠度计算.结果表明二阶矩法在保证精度的情况下具有较高的效率.     

Boundary Stabilization of a Cosserat Elastic Body

Boundary stabilization of vibrating three‐dimensional Cosserat elastic solids are studied using mathematical tools, such as operator theory and semigroup techniques. The advantages of the boundary control laws for both boundary stabilization problems are investigated. The boundary stabilization problems are studied using a Lyapunov stability method and LaSalle's invariant set theorem. Numerical simulations are provided to illustrate the effectiveness and performance of the designed control scheme.     

基于改进弹簧质点模型的织物模拟算法

提出了一种基于改进弹簧质点模型的织物模拟算法。该算法首先引进刚性杆代替结构弹簧,对弹簧质点模型进行了改进。其次基于改进的弹簧质点模型,实现织物模型的建立。将织物看成是由分布均匀的质点组成,通过对模型中的质点进行受力分析,建立织物的力学方程。最后运用显式欧拉方程法对模型质点的空间位移进行数值求解,并在求解过程中运用动态约束算法改善超弹性问题。实验结果表明,提出的方法在确保织物模拟稳定和效率高的基础上,实现了对织物的高效模拟。     

一种基于粗糙集理论的连续属性离散化新算法*

粗糙集理论中要求离散化保持原有决策系统的不可分辨关系,但以往的一些算法在离散过程中会使近似精度控制在可以接受的范围,即允许一定的错分。针对此不足,在保证决策属性绝对不改变的情况下,提出一种新的区间拆分方法,更合理有效地对连续属性进行离散化。实验通过C4.5和支持向量机分别对离散化后的数据进行识别与分类预测,实验结果证明了算法的有效性。