基于粒子系统的头发建模

引入粒子系统对头发进行建模与仿真.所有粒子作为头发的采样点,覆盖了头发存在的全部区域.从头部模型中确定头发的生长区域和头发的生长点,采用分层模型生成和绘制粒子.由改良的悬臂梁模型改变粒子的状态,生成受重力作用下的粒子集合表示头发.最后通过渲染,加以纹理贴图生成最终的发型.该方法在仿真过程中计算开销小,真实感较强,能够生成一些复杂的发型.     

复杂头发三维建模方法研究与仿真

研究头发的真实建模问题.针对三维头发建模过程中,当头发浓密、杂乱、重叠度高、清晰度不高,建模中会造成三维特征坐标的混淆与重叠,仿真建模头发的真实感不强.为了解决上述问题,提出了头发粒子束建模方法,将头发的建模看成是有一定方向的粒子,通过方向预判、实体填充等步骤,完成真实感三维建模.试验结果表明,方法能够区分杂乱的头发轮廓,可以很好地完成复杂头型背景下的头发三维仿真,最终改进了三维头发模型的真实感和清晰度,达到了令人满意的效果.     

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。     

一种三维头发的仿真方法

头发的仿真一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一.为了得到真实感的头发图像,运用了基于NURBS曲面的头发建模方法,由悬臂梁模型在头部曲面附近生成关键头发曲线;调节控制点改变曲线形状;构造NURBS曲面四边形带代替头发簇;在头部模型对头发进行光照渲染,可以使用纹理方法映射颜色纹理和alpha纹理以生成真实头发.最后碰撞检测与响应手段增强了头发动态感.仿真结果表明,上述方法可以获得具有比较逼真效果的头发图像.     

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LBM模型在GPU上实时草波动的实现研究

对室外复杂场景真实感的渲染的需求越来越高.越来越多能体现真实感渲染的物理模型用于实时渲染中.LBM(Lattice Boltzmann Model)模型在保证质量守恒和动量守恒的前提下,能模拟复杂流体运动.而图形硬件(GPU)的发展,使LBM模型能在GPU上实现,提高了算法的运行效率,使之能用于实时渲染.为了实现对室外复杂场景真实感的渲染,提出了基于物理模型实现实时渲染草地波动效果的算法.用LBM模型模拟风力场,用简单且实用的方法建模草地,实现实时渲染大规模草地的波动效果,且能达到比较真实的效果.     

交会对接仿真电视图像TMO算法主观评价

通过对实时渲染仿真交会对接电视图像的主观评价,指出调和映射处理(TMO)算法的修正是提高仿真场景逼真度的方法.基于交会对接仿真电视图像TMO算法应用,分别针对S-curve算法、自适应对数算法和Reinhard算法设计了基于静态图像对比的亮度调和因子评价实验和基于动态场景对比的算法应用距离段评价实验,并对实验结果的均值、标准差以及HSD值进行了计算与分析;上述3种算法亮度调和因子分别为6.0,0.6和2.2,依次应用于远距离,中、近距离和靠拢距离时仿真电视图像有最佳评价和显示效果.实验结果表明,采用同种TMO算法处理的交会对接仿真图像动态场景真实感效果优于静态图像;在交会对接不同距离段内,仿真场景需要采用不同的TMO渲染方法.     

高斯核函数快速插值的头发实时仿真与渲染

在平衡速度与视觉效果的前提下,直接采用dynamic follow-the-leader(DFTL)算法对头发进行快速的仿真.首先提出一种基于高斯核函数的快速插值算法,快速插值出平滑的发丝;然后采用偏移函数改变发束位置,产生卷发的效果;最后提出一种基于数学和物理的风力模型,通过调整风力因子控制风速大小实时地仿真头发受风力驱动的动态效果.动态仿真的实时渲染采用Kajiya-kay和Marschner 2种光照模型,并使用deep opacity maps算法产生头发自阴影.实验结果表明,文中提出的风力模型在头发仿真中得到了较好的动态效果,并具有良好的实时性.     

基于GPU的海浪特效实时渲染

对于海浪特效的模拟能有效增强海洋场景仿真的真实感,模拟的实时性也是海洋场景仿真系统的重要需求之一.为了实现基于GPU的海浪特效实时渲染,以PM海浪谱为基础进行了研究,从而生成海浪高度场,并结合视相关反投影方法生成海浪网格,采用硬件着色器进行基于物理光照模型的实时光照处理,生成了具有较强真实感的海面效果,较好地满足了时渲染场景实时性和真实感的要求,达到了实时视景仿真系统中对海洋模块的实时仿真要求.     

三维头发的建模方法研究

在现代的一些虚拟现实系统中,如模拟人体模型、游戏以及电影特技中需要对头发的真实感进行建模。虚拟现实的关键技术之一是对显示对象进行建模。因此,为解决由于头发数量庞大和其纤细的特性而使得头发图像生成过程缓慢复杂的问题,研究其相关技术具有重要价值。头发模拟的方法主要有：直接模拟、体积纹理模型、聚簇发束模型和宽松连接的粒子系统模型等。该文在现有的头发模拟方法分析的基础上,提出了一种基于粒子系统的头发模拟设计方法,从而在时间和计算开销上解决已有方法的不足。     

基于头皮层特征点的三维头发重用方法

针对在三维头发模型重用过程中,三维头发贴合到不同的人头模型时可能会出现的错位或大小不匹配的问题,提出一种基于头皮层特征点的三维头发重用方法。首先,根据模型文件的数据存储结构,分离出头发模型的头皮层,并提取特征点;其次,结合二维平面图像人脸检测方法,对目标三维人头模型的发根范围进行了特征点提取;然后,根据两个模型的特征点计算出的平移量与缩放系数,对头发模型整体进行了平移与缩放操作;最后,单独对头皮层和人头模型的贴合进行处理。最终能够使三维头发适应目标人头模型,保证头发造型信息无丢失,而且头皮层与人头模型达到了紧密贴合的效果。实验结果表明,该方法能够有效地提高三维头发模型的重用性,并且不受头发模型个性部分和分布区域等限制。     

纤毛式MEMS传感器技术研究

首次综合国内外纤毛式MEMS传感器的研究成果,分别介绍了基于纤毛仿生原理的三维微触觉传感器、三维微力传感器、微声传感器、水流传感器、微几何测量传感器以及矢量水声传感器等。该类型传感器充分地将仿生学和MEMS技术结合起来,具有结构新颖精巧、体积小、功耗低、响应快、温漂小、精度高等优点,为开发具有自主知识产权的新型器件提供了新的思路。     

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。     

表面网格控制的快速毛发建模

针对现有角色毛发建模复杂耗时的问题,提出一种基于多边形表面网格的快速毛发建模方法.首先构建粗糙的表面网格来大致表示毛发的整体形态,随后计算控制毛发走向的参数,并基于此自动生成形状网格对应的空间毛发轨迹线来修正毛发走向,使结果在拟合用户指定的毛发形态的同时兼容现有的风格化方法.实验结果表明,该方法使用类似表面网格建模的方法即可完成高质量毛发的建模,在得到较好结果的同时大大降低了建模的难度与工作量,并增强对结果的可控性.另外,文中方法也可方便地与基于物理的运动模拟方法结合生成毛发动画.     

基于Inventor的产品外观设计与实现

随着计算机技术的发展,计算机辅助设计(CAD)的水平有了很大的提高,CAD已不仅仅局限于进行二维图纸设计,而是能够建立真实地反映系统的三维实体模型,并且可以将多个三维实体模型装配为系统进行机构动态分析。Inventor是以实体建模为主,兼顾基础曲面建模的混合型三维建模的通用CAD软件系统。其核心组成部分为零件设计、装配设计、工程图纸;此外,Inventor还有一些特定行业的功能:动力学仿真模块、有限元应力分析模块、管路设计模块等。     

纤毛式矢量水听器新型封装结构的研究

针对仿鱼侧线的敏感单元提出了一种新型的封装,即采用与透声帽相同材料的聚氨酯代替蓖麻油进行灌封,且聚氨酯仅淹没到纤毛的一半,该封装结构能够提高矢量水听器的灵敏度.建立了水听器封装结构的声学理论模型,并由此推导出新型封装结构的透声系数.采用ANSYS对矢量水听器敏感单元封装结构进行仿真,得出传感器的灵敏度为0.259mV/...     

大鼠毛发再生与药物成瘾易感性的相关性分析

药物成瘾是一种顽固的慢性神经精神疾病,会引发一系列严重的社会问题。在不同个体间,药物成瘾易感性存在差异。成瘾易感性研究对药物成瘾的神经机制研究和评估、预测个体成瘾风险具有重要意义。针对 Sprague-Dawley 大鼠毛发再生能力差异和药物成瘾易感性,该文进行了 Pearson 相关分析,采用灰度分析法观察毛发再生差异,进行条件性位置偏好实验和大鼠自给药实验,评估大鼠成瘾易感性。实验结果表明：毛发再生能力与大鼠成瘾易感性呈负相关,即毛发再生能力较强的大鼠对吗啡条件性位置偏好显著降低,甲基苯丙胺自给药次数相对较低。此外,毛发再生能力对大鼠运动能力和焦虑水平无影响。该文的研究结果有助于评估、预测药物成瘾风险,进一步探讨其神经机制。     

虚拟人物实时毛发动画

提出了一个基于晶格的机械变形方法。晶格被作为一个粒子系统采用数学方法变形，毛发采用2次B样条插值方法绘制。用元球模型处理毛发和身体表面之间碰撞。发型机械模型具有很高的实时性能和通用性，可以用来模拟各种复杂发型。模型可达到各种绘制背景下准确性和计算速度之间的最佳折中。     

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。