保细节的网格刚性变形算法

提出了一种新的保细节的变形算法,可以使网格模型进行尽量刚性的变形,以减少变形中几何细节的扭曲.首先根据网格曲面局部细节的丰富程度,对原始网格进行聚类生成其简化网格;然后对简化网格进行变形,根据其相邻面片变形的相似性,对简化网格作进一步的合并,生成新的变形结果,将该变形传递给原始网格作为初始变形结果.由于对属于同一个类的网格顶点进行相同的刚性变形,可在变形中较好地保持该区域的表面细节,但分属不同类的顶点之间会出现变形的不连续.为此,通过迭代优化一个二次能量函数,对每个网格顶点的变形进行调整来得到最终变形结果.实验结果显示, 该算法简单高效,结果令人满意.     

基于自适应细分的保刚性变形算法

为了对二维平面形状进行变形,提出一种高效的基于自适应细分策略的保刚性变形方法.首先通过显式求解变形问题中需要的旋转矩阵,使其计算效率高于原始的采用SVD分解来计算旋转矩阵的方法;其次采用一种局部的细分策略,对在变形过程中遭受拉伸扭曲较为剧烈的区域中的三角片进行自适应的加细可以显著地减少输入网格的扭曲程度,获得更好的变形结果.文中方法对传统的ARAP变形方法上进行了改善,使之在变形结果的质量和算法的效率之间达到较为理想的平衡状态.     

非规则三维建筑模型的保结构变形

为了快速生成大量与输入风格一致的三维建筑模型,提出一种针对非规则三维建筑模型的保结构交互式变形技术.该技术以一般的三维网格模型作为输入,经过若干预处理操作形成带标记的包围盒层次结构,以此作为变形操作的分析基础.变形算法的核心思想是将原始的复杂结构分解为一组一维的结构序列,然后逐条对一维结构序列施加变形操作.在对一维结构序列的变形过程中尽可能以可重复的元素来填充变形空间,实现对输入结构特点的保持.实验结果表明,该技术可用于各种不同风格的建筑模型.     

四面体胞的尽可能刚性网格变形算法

提出一种基于四面体胞的尽可能刚性三角形网格变形算法。用户通过操作网格上的若干顶点以得到所需的模型变形结果。首先,算法对网格模型内部进行稀疏四面体化,以产生一个贴合模型表面的四面体胞集。在模型变形过程中,算法通过最小化相应的变形能量函数,以保持网格模型表面局部区域的刚性以及每个四面体胞的刚性,从而有效避免模型表面及其内部的扭曲。同时,针对大尺度编辑可能造成的模型局部塌陷,提出一种简单的四面体胞自适应剖分方法,根据模型局部体积的剧烈变化,自动剖分对应的四面体胞以增加模型内部的局部变形自由度,进而消除不正确的变形效果。此外,自适应的四面体胞剖分允许算法在初始时只需对网格模型进行稀疏的四面体化,而在变形过程中根据需要进一步提高四面体胞的局部稠密度,因而保证了算法的鲁棒性及其效率。实验结果表明,该变形算法可以有效保持模型的表面细节以及模型的内部体积,并能够有效避免模型形状在大尺度变形时的局部退化。     

刚性变形成像条件下掌纹识别方法研究

目前广泛使用的掌纹图像采集装置是非接触式,这种方式适应了掌纹识别生活化的实用要求。但是构成了不稳定的成像环境,拍摄过程中会产生平移、旋转、扭曲,我们将这些不会影响掌纹线结构特征的变形称之为刚性变形。本文从手掌长度和宽度两个角度衡量掌纹图像刚性变形程度,设计了一种归一化校正方法。建立不同变形程度的掌纹图库,对掌纹特征匹配结果进行比较实验;实验结果表明,这种方法能够降低由于刚性变形对识别率产生的影响。     

三维动态模型的非刚性注册技术综述

三维动态模型表示了物理世界中随时间演变的动态对象,通过非刚性注册匹配扫描获取或手工合成的离散帧序列是生成三维动态模型的核心问题,是当前学术界和产业界关注的新焦点。如何注册三维动态模型是极富挑战性的工作,因为它包含了完全交织在一起的对应关系计算和非刚性变换等具有非线性性质的问题的求解,此外,输入的帧数据通常不完美,因此解决非刚性注册问题的难度很大。文章概述了三维动态模型非刚性注册的原理、属性和应用,系统地介绍了这一领域的工作成果并进行了分类,分析了典型算法的优缺点,最后展望了这一技术的发展前景。     

非刚性三维模型检索特征提取技术研究

三维模型特征描述符是一种简洁且信息量丰富的表示方式.特征提取是许多三维模型分析处理任务的关键步骤.近年来,针对非刚性三维模型特征提取技术的研究引起了人们的广泛关注.本文首先汇总了常用的非刚性三维模型基准数据集和算法评价标准.然后在广泛调研大量文献和最新成果的基础上,将非刚性三维模型特征分为人工设计的特征描述符和基于学习的特征描述符两大类并分别加以介绍.对每类方法所包含的典型算法,尤其是最近几年基于深度学习的特征提取算法的基本思想、优缺点进行了分析、对比和总结.最后进行总结,并对未来可能的发展趋势加以展望.     

刚性关节链模型在保弧长曲线变形中的应用

采用刚性关节链模型解决了保弧长的曲线变形问题．基于逆向运动学,进一步解决了中间关节点目标约束的问题,避免了单纯的逆向运动学重构关节链的繁复工作．定义一个关节角限制意义上的势函数作为目标函数,用求解约束优化问题的方法把动力学引入到逆向运动学方法中,体现了变形物体的物理属性,因而可以实现较逼真的动画效果．该方法适用于计算机角色动画、布料仿真、机器人任务规划等应用领域。     

基于局部刚性约束的微分网格变形算法

针对网格角色模型（人体或动物模型）的关节部位在变形中易出现扭曲或不自然体积改变的问题,结合网格刚性变形和微分变形的理论,提出了一种基于局部刚性约束的变形算法。在本算法中,首先采用距离场方法求取模型的骨架关节点,然后在关节点上插入刚性约束架,再用均值坐标将刚性约束架和模型绑定到一起,最后通过求解包含微分约束和局部刚性约束的能量方程得到变形结果。实验表明,本算法很好地解决了大规模角色模型变形过程中,关节部位出现失真的问题。     

近似刚性的快速点云变形算法

针对大规模的复杂点云模型,提出了一种非线性变形算法.通过保持局部邻域的刚性使得点云模型进行近似刚性的变形,在大尺度变形时有效地保持几何细节和体积;为了保证求解过程的收敛性,对原始点云进行聚类,快速生成其简化点云,进而在稀疏的简化点云上完成变形,并将该变形作用给原始点云以得到合理的初始结果.此外,还给出一种动态重采样方法,以消除变形造成的冗余点和裂缝.实验结果和对比数据表明,文中算法简单高效,能够防止几何细节的扭曲和明显的体积变化,获得了令人满意的变形效果.     

股骨模型的三维重建与变形

介绍了一种在网格中实现的动态服务部署和获取系统.网格中的节点根据服务质量需求,动态地划分为多个服务区,并将服务动态地部署到各个服务区的合理位置,使网格客户端能够快速、有效地访问服务,提高了网格客户端的访问速度和网格的总体性能.     

股骨模型的三维重建与变形

介绍了股骨模型重建与变形的方法,通过数据库中的CT图像重建出股骨的三维模型,以股骨上的生理标志点作为控制点,采用Kriging插值算法对股骨模型变形,使之与手术中真实股骨的形状相匹配.该方法可以较好地用于机器人辅助全膝关节置换术的可视化界面.     

基于Alpha Shape的三维模型体积研究

体积是物体的一项重要属性,随着视觉识别技术的发展,三维模型体积的测量成了热点问题。本文提出了一种基于AlphaShape边界点检测的三维点云模型的体积求取算法,创新性的运用了二倍宽微分算法,结合对比随机点填充法,进行切片面积和三维体积的求取。实验表明,所设计方法所得体积误差在1%左右,能满足工程要求,具有高效性和较高的实用性,可用于实际工程中解决不规则三维物体的体积问题。     

基于形变模型的三维人脸建模方法概述

提出一种改进的分区域差值算法,能有效的缩短一般人脸模型的轮廓变换时间。在图像拼接算法中,使用新的加权因子,使重叠区域能平稳的过渡,并且不出现亮度跃变现象。采用新的全视角人脸纹理生成流程,使人脸纹理更加逼真。实验证明,这些改进使三维人脸重建在时间和真实感方面均有较明显的提高。     

On Topology Preservation in 3D Thinning

Topology preservation is a major concern of parallel thinning algorithms for 2D and 3D binary images. To prove that a parallel thinning algorithm preserves topology, one must show that it preserves topology for all possible images. But it would be difficult to check all images, since there are too many possible images. Efficient sufficient conditions which can simplify such proofs for the 2D case were proposed by Ronse [Discrete Appl. Math. 21, 1988, 69-79]. By Ronse′s results, a 2D parallel thinning algorithm can be proved to be topology preserving by checking a rather small number of configurations. This paper establishes sufficient conditions for 3D parallel thinning algorithms to preserve topology.     

Deformation Grammars: Hierarchical Constraint Preservation Under Deformation

Deformation grammars are a novel procedural framework enabling to sculpt hierarchical 3D models in an object‐dependent manner. They process object deformations as symbols thanks to user‐defined interpretation rules. We use them to define hierarchical deformation behaviours tailored for each model, and enabling any sculpting gesture to be interpreted as some adapted constraint‐preserving deformation. A variety of object‐specific constraints can be enforced using this framework, such as maintaining distributions of subparts, avoiding self‐penetrations or meeting semantic‐based user‐defined rules. The operations used to maintain constraints are kept transparent to the user, enabling them to focus on their design. We demonstrate the feasibility and the versatility of this approach on a variety of examples, implemented within an interactive sculpting system.     

Learning 3D Deformation of Animals from 2D Images

Understanding how an animal can deform and articulate is essential for a realistic modification of its 3D model. In this paper, we show that such information can be learned from user‐clicked 2D images and a template 3D model of the target animal. We present a volumetric deformation framework that produces a set of new 3D models by deforming a template 3D model according to a set of user‐clicked images. Our framework is based on a novel locally‐bounded deformation energy, where every local region has its own stiffness value that bounds how much distortion is allowed at that location. We jointly learn the local stiffness bounds as we deform the template 3D mesh to match each user‐clicked image. We show that this seemingly complex task can be solved as a sequence of convex optimization problems. We demonstrate the effectiveness of our approach on cats and horses, which are highly deformable and articulated animals. Our framework produces new 3D models of animals that are significantly more plausible than methods without learned stiffness.     

Volume Preservation of Multiresolution Meshes

Geometric constraints have proved to be efficient for enhancing the realism of shape animation. The present paper addresses the computation and the preservation of the volume enclosed by multiresolution meshes. A wavelet based representation allows the mesh to be handled at any level of resolution. The key contribution is the calculation of the volume as a trilinear form with respect to the multiresolution coefficients. Efficiency is reached thanks to the pre-processing of a sparse 3D data structure involving the transposition of the filters while represented as a lifting scheme. A versatile and interactive method for preserving the volume during a deformation process is then proposed. It is based on a quadratic minimization subject to a linearization of the volume constraint. A closed form of the solution is derived.     

医学体数据三维可视化技术

医学体数据的可视化是科学计算可视化的重要研究领域,其处理过程包括体数据的获取、模型的建立、数据的映射、绘制等操作。论文对医学体数据可视化的相关技术进行了综述,讨论了医学体数据的结构模型和表示方法,全面地分析了医学体数据可视化中各种算法和技术的特点,及相关的加速技术,探讨了目前医学体数据可视化存在的问题及发展趋势。