基于B样条的真实感头发建模

引入B样条对头发及发型进行真实感建模与仿真.由悬臂梁模型生成初始数据点,经B样条曲线反算生成自然弯曲的关键头发;由周期性闭合B样条曲线反算生成头发簇的截面曲线;利用B样条的局部性质对关键头发和截面曲线进行形状调整;在关键头发和截面曲线的基础上运用蒙面算法生成头发簇.最后在头部模型上按区域生成头发簇并进行光照渲染完成整体发型设计与仿真.结果表明,该方法对头发的控制比较简单,可以获得各种发型.     

基于NURBS向量肌肉模型的人脸动画及实现

当前,动画及其实现技术受到业界广泛关注,而人脸动画如喜、怒、哀、乐的表达其真实感还不够好.以Waters肌肉模型为基础,提出NURBS弹性肌肉模型,该方法依据解剖学知识,用非均匀有理B样条曲线仿真肌肉.通过改变曲线控制点的权重,可以找到一个动作向量控制肌肉的运动,进而合成人脸的各种表情.控制点数量越多,肌肉就越好控制,那么就可以更加真实地仿真人脸表情.     

船体外板曲线曲面拟合研究

在船体外板的制造业中,由于各种船体的外表面大都是由复杂的不可展空间曲面构成,把钢板加工成符合船体制造的外板曲面非常复杂。在此基于NURBS样条曲面的特点,采用NURBS三次样条插值函数方法,经过对曲线曲面拟合方法建立相应的船体外板型值表,以某船厂船体外板为例,通过Auto CAD软件,进行了曲线、曲面的拟合,得到了符合船板制造的拟合外板曲面。     

计算机图形学、计算机视觉、可视化技术

0621315基于权因子的NURBS曲面形状修改[刊,中]／张太发／／西安工业学院学报．-2006,26(2)．-170-174(C) NURBS曲面是计算机辅助几何设计和计算机图形学中最常用的参数曲面。利用NURBS曲面的齐次坐标表示,首先解释了NURBS曲面权因子的几何意义,直观地证明了单个权因子变化时,曲面上的点被拉向或被推离控制顶点的方向。然后推导出两个权因子的变化对曲面形状的影响规律,最后给出了曲面权因子调整的应用算例。参10     

目标的NURBS曲面建模及其RCS计算研究

为了提高计算的精度和效率，将NURBS参数曲面应用到电大尺寸目标的RCS预估中。使用CAD软件建立模型，通过对模型IGES文件中数据结构的分析，并以IGES文件为接口，从CAD软件模型中提取出NURBS曲面信息，然后用Cox-De Boor算法把NURBS曲面转换为Bezier曲面，结合物理光学法和渐进积分展开法精确、高效的求解出任意理想导体目标曲面的RCS。     

NURBS曲面在电大尺寸RCS计算应用中的改进

NURBS曲面建模技术的应用是电磁散射计算中的重要研究内容.基于NURBS控制网格的剖分和规划处理,简并相似的计算,提出一种将基于NURBS建模的曲面转化为分段Bez-ier面片的高效算法,简化了该过程的复杂度和计算量.结果表明该算法保持了良好的通用性和准确性,且曲面次数越高,控制顶点越多,在计算量上的优势越明显.     

一种NURBS曲面转化为Bezier曲面片的改进算法

NURBS曲面建模技术的应用是电磁散射计算中的重要研究内容.基于NURBS控制网格的剖分和规划处理,简并相似的计算,提出了一种将基于NURBS建模的曲面转化为分段Bezier面片的高效算法,简化了该过程的复杂度和计算量.结果表明该算法保持了良好的通用性和准确性,且曲面次数越高,控制顶点越多,在计算量上的优势越明显.     

NURBS自由曲面在光机设计和分析中的应用

针对光学曲面要求面形描述能力和拟合精度高以及光线追迹速度快的要求,研究了NURBS作为自由曲面的拟合、坐标空间转换和光线追迹算法。首先使用多分辨率B样条拟合方法浅度非球面,深度非球面和Peaks自由曲面进行NURBS拟合,RMS误差均小于10 nm,表现出很好的适应性。其次研究了NURBS曲面的参数空间到坐标空间的转化算法,与传统曲面求导方法相比,速度提高了3倍以上。在提出合理迭代初值计算方法的基础上,将计算每个曲面点的时间缩短至0.3 ms。最后通过NURBS曲面在自由曲面头盔系统的光机分析中和CODEV用户自定义曲面中的成功运用,证明了NURBS曲面能很好地满足光机设计、分析和加工的要求。     

利用B样条实现基于等高线的三维地形图

利用B样条曲线将等高线光栅图矢量化。根据B样条曲线插值公式得到等高线与纵横网格线的交点；根据这些史点的三维坐标值，利用线形插值分别得到纵横网格交点的高程，其均值作为网格变点的最终高程；最后利用OpenGL中的NURBS曲面接口生成三维地形图。该方法输入工作量小．数据存储量少。模拟效果较好。     

基于面片拼接的等几何分析方法求解波导本征值问题

基于NURBS的等几何分析方法集成了计算机辅助设计(CAD)和有限元方法的优点,CAD模型、网格划分和数值仿真均采用同样的几何描述.然而,由于单个NURBS曲面片拓扑的局限性,单片等几何分析方法难以处理介质分布不均匀以及截面形式复杂的多连通区域问题.本文基于面片拼接,将等几何分析方法用来求解此类问题的波导本征值.细分前后,NURBS曲面片拼接处的控制点和网格必须匹配.通过Galerkin法来离散波导本征值问题的Helmholtz控制方程,计算结果表明该方法具有自由度消耗小、精度高、收敛速度快等优点.     

基于超螺旋技术三维头发建模的方法改进

在虚拟人头发的三维动画建模中,前人所提出的建模方法很难同时兼顾建模速度与模型质量。为了解决建模速度与模型质量之间的矛盾,在超螺旋建模技术的基础上,提出了头发细节类别模型及模型细化。实验中利用超螺旋建模技术,并通过Direct 3D软件建立虚拟人三维头发模型的基础骨骼,然后进行三维头发建模,最后通过对所得到的头发模型细化得到最终的三维头发模型。实验结果显示,利用改进方法所得到的三维头发模型相对于其他建模方法得到的模型更加逼真,基本达到了预期的目的。     

Modeling of deformation using NURBS curves as controller

This paper presents a new method in computer facial animation that models facial deformation by modifying the NURBS curve. In this work, displacement vectors of curve points are decomposed into physically meaningful components. Three independent vectors are determined for each curve sample point and the directions of the vectors possess anatomic meaning. The movement of the curve point is then resolved into components along the three vectors. These components can be processed individually to simulate a real face, and then summed again into a vector. The resultant vector can thus affect the polygonal vertices of a face model that are associated with the curve point. This method represents an extension of our previous work in computer facial animation. Experiments suggest this technique can be used to facilitate subtle modeling and animation of facial deformation.     

复杂平面多孔模型的等几何分析

基于NURBS的等几何分析法在模型设计和分析阶段使用相同的几何描述,具有诸多优点。但由于NURBS曲面的局限性,使得其无法有效对多孔模型进行建模和分析。为解决上述问题,文中采用一种模型分片-拼接的方法,在对多孔模型建模过程中采用手工划分和自动划分两种方式把模型分割成若干个容易用NURBS表达的曲面片;然后在分析过程中将上述曲面片进行拼接和控制点自动编号,在保证整体C₀连续的情况下,实现了多孔模型的建模和等几何分析。将分析结果与ANSYS所得结果对比可知两种方法的结果相近,证明了新方法的有效性。     

基于NURBS建模计算形变目标RCS

采用非均匀有理B样条（NURBS）对目标进行建模,利用NURBS的局部特性模拟目标在复杂电磁环境中受到各种物理作用而产生的形变,再采用物理光学（PO）方法,在NURBS曲面上进行表面电流积分,计算出目标的RCS。NURBS建模方法可以更加精确地建立目标的几何模型;并在原模型的基础上,较方便地产生形变而不需要重新建模。文中分别计算了原模型和形变后模型的RCS,以研究形变对于目标散射特性的影响。原模型的RCS计算结果与参考文献一致,说明文中所研究方法的有效性。     

基于裁剪造型的等几何分析方法求解波导本征值问题

等几何分析方法使得几何模型和分析模型能够用NURBS统一表达,避免了模型转换过程,但由于其分析域是由张量积面片构成,很难处理截面形式复杂的多联通域问题。裁剪造型等几何分析方法通过背景曲面和裁剪曲线将复杂带孔结构作为一个被NURBS曲线裁剪后的参数区域直接映射而成,只需要一个参数空间就可以表示任意复杂的拓扑结构,该方法既保留了传统等几何分析方法的优点,又实现了对复杂多孔结构的处理。本文将裁剪造型的等几何分析方法扩展到TE波的波导本征值问题,对复杂多孔结构的截止波数进行有效求解,并通过相应的数值算例验证方法的有效性和高精度性。     

人脑的NURBS曲面三维建模研究

作为医学信息多模态融合中的热门领域,人脑建模是EEG/f MRI脑功能研究中的前沿研究课题。寻找一种构建人脑几何模型的有效方法更是其中的焦点。为了寻求一种更为快速的新建模方法,提出了通过NURBS方法进行全局曲面差值,最终反求曲面这一方案。计算机仿真实验结果耗时十余秒,使用7 000余点构建实际包含7 0000点的脑模型,由此证明了NURBS方法在较少数据点下可以更快地对人脑进行建模。     

Insights into low-level avatar animation and MPEG-4 standardization

Referring to the new functionality of video access and coding, the survey presented here lies within the scope of MPEG-4 activities related to virtual character (VC) animation. We first describe how Amendment 1 of the MPEG-4 standard offers an appropriate framework for virtual human animation, gesture synthesis and compression/transmission. Specifically, face and body representation and animation are described in detail in terms of node syntax and animation stream encoding methods. Then, we discuss how this framework is extended within the ongoing standardization efforts by (1) allowing the animation of any kind of articulated model, and (2) addressing advanced modeling and animation concepts as “skin and bones”-based approach. The new syntax for node definition and animation stream is presented and discussed in terms of genericity and additional functionalities. The biomechanical properties, modeled by means of the character skeleton that defines the bone influence on the skin region, as well as the local spatial deformations simulating muscles, are supported by specific nodes. Animating the VC consists in instantiating bone transformations and muscle control curve. Interpolation techniques, inverse kinematics, discrete cosine transform and arithmetic encoding techniques make it possible to provide a highly compressed animation stream. The new animation framework extension tools are finally evaluated in terms of realism, complexity and transmission bandwidth within a sign language communication system.