基于描绘单幅图像的三维树木交互建模系统

为了提高树木建模的真实感与可交互性,提出了一种基于单幅树木图像或直接手绘的交互式植物建模系统。系统根据植物形态学规律构建了标准三维树木的模板。通过描绘图像中树的主要枝干,结合叶序周规律,基于三维模板树将其从二维图像变换到三维模型,并通过弯曲、增加和删除枝干以及添加树叶等交互式操作生成和修改三维树木模型。实验结果表明,该系统能便捷快速地生成真实感较强的三维树木。     

交互式机器人建模与仿真系统

研究并实现交互式机器人建模与仿真系统iRMSS(interactive robotics modeling & simulation system),为机器人仿真提供了精确实时的实验平台.iRMSS 包含两个子系统:一是3D 机器人建模子系统iRMS(interactive robotics modeling sub-system),完成机器人连杆和物理模型建模;二是基于MSRS(microsoft robotics studio)的交互式仿真子系统iRSS(interactive robotics simulation sub-system),完成实时的机器人动力学仿真并获取仿真动力学参数.iRMSS 充分发挥MSRS 集成一体化、精确度高、通用性强的优势,同时解决MSRS 在机器人建模和物理参数获取两方面存在的问题,实验结果证实了iRMSS 系统的可行性.     

草图交互式地质建模研究

提出一种简单、快捷的草图交互式地质建模方法,旨在帮助地质学家们在地质勘测初期直观、快速地创建无数据地质概念模型.迄今,现存专业地质建模工具依赖成本较高的真实数据创建精细复杂的三维地质模型,且通常具有建模用时长、不易于学习和使用等缺陷.因此,采用直观的“纸-笔”建模隐喻,提供了一套从草图绘制到三维模型创建,再到三维模型编辑的完整建模流程,允许用户在自由定义的绘图平面上绘制描述模型地质特征的三维草图,并对其构成的连通草图网络实时地进行三维模型重建.模型重建使用分治的思想,大致分为3个步骤完成：首先利用三维草图的几何信息,即拐点,根据其拓扑连接搜寻草图网络中近似平面的能量最小圈,然后通过调和函数计算草图网络中每个圈包围区域的目标平均曲率标量及其法线方向,随后以Laplacian方程优化生成曲面片,最后将曲面片拼接成完整的三维模型.褶皱、断层地质现象可以分别通过重绘和切割操作进行建模.此外,利用层级结构树存储地质模型间的层级关系,并通过变形传递的方式对与形变物体接触的地质模型进行形变,从而保持了地质结构中多物质体相互接触的特性.相比现有基于草图的交互式建模工具,该方法融合了地质学知识,且能够更有效地使用少量草图描述地质物体的特征.基于用户体验调查,该方法具有操作简单、建模直观的特点,能够同时满足专业和非专业人士快速创建地质概念模型的需求.     

植物的三维建模研究进展

在植物三维建模的背景下,讨论了植物建模过程中不同模型的目的、内涵特点以及局限性。在对多种模拟建模模型的比较分析基础上,分别介绍了植物模拟建模的研究进展及其相关技术和发展状况。最后,总结了该领域研究中存在的主要问题,并讨论了未来研究与应用方面的发展趋向及其前景。     

基于图形图像合成技术的植物建模与风中模拟

在建模过程中根据植物枝干和叶片的不同特征,采用分形图形学的方法绘制植物的枝干,并通过控制函数调整每个分枝的生长方向、长度和粗细程度等参数,可以生成不同种类、形态各异的植物分支结构,改变了原有分形方法生成结果过于规则的特点;采用图像方法绘制叶片,利用Alpha测试技术去掉图片中叶子的背景,保留复杂的边缘信息和颜色信息,通过旋转缩放等方法,可以生成各种逼真的植物叶片,并且方法简单,计算速度较快。另外,从形态学角度出发,根据枝条在风力影响下的不同形变,近似地模拟出植物在风中摇曳的过程。     

基于手绘花瓣的花朵建模方法

针对现有花朵建模方法形成的花瓣式样与形态单一的缺陷,提出一种基于手绘花瓣的交互式花朵建模方法。该方法首先根据手绘花瓣的轮廓图提取花瓣模型的二维控制点,然后通过弯曲控制函数得到花瓣的三维控制点,继而利用三维控制点构造三维花瓣模型,最后由经过真实感渲染的单个花瓣构建花朵。实验结果表明,与其他建模方法相比,该建模方法能够方便地生成各种裂瓣状花瓣的花朵且真实感更强。     

植物真实感建模方法研究

1 引言许多植物的建模方法往往只注重模拟植物的生长,如L-系统主要是通过一系列产生规则模拟植物的生长过程,A-系统和忠实于植物真实结构和生长的系统同样也是着重于植物生长的模拟,由于没有植物的真实的三维表达模型,这些方法中植物的建模和真实感处理往往是脱节的,导致无法综合采用对植物的多种建模方法。而有些方法则注重于对植物的真实感表示,如对枫树的真实感处理方法,其应用的局限性也是显而易见的。     

改进的L系统植物建模方法

L-系统是虚拟植物建模中的重要方法,其基本原理是设定基本的表达规则,经过反复迭代重写和字符解释,从而生成各种各样的图形来.其优点是表达简洁,易于修改;缺点是只注重植物形态结构和生长规则的表达,缺乏植物真实的三维几何表达模型,使建模与真实感处理过程往往脱节.通过对L系统表达机制的分析,引入曲线细分(初始多变形通过重复逼近或插值获得较为平滑的曲线)的思想,提出了一种改进L系统的方法,解决了植物建模过程中真实感处理的问题.通过编程实践,获得了较逼真的计算机模拟图形.     

基于拉普拉斯网格变形的三维植物叶片建模

论文提出一种基于拉普拉斯网格变形的三维植物叶片交互式设计方法。该 方法以叶片轮廓及叶片主脉中轴点数据输入并生成网格曲面,通过拉普拉斯网格变形技术对 叶片的曲面网格进行交互式编辑。轮廓中轴数据点既可以通过三维数字化获得,也可以根据 叶脉形态计算得到。实验证明,该方法具有较好的普适性,变形计算快速,能够达到实时交 互设计的需要,所生成的叶片不仅能够很好地保持叶片的面积特征,同时在形态上具有较强 的真实感。     

基于手绘草图的快速植物建模

传统的交互式植物建模虽然能构建较为精准的目标模型,但其过程极为费时,而基于L-system 的过程式建模虽然能快速自动生成复杂模型,但由于其较高的学习门槛以及对植物形态的控制性欠佳,使得普通用户难以操作。二维草图作为一种直观、高效的交互媒介,对植物形态具有良好的描述力。基于此,该文提出一种基于手绘草图的植物建模方法：首先,对创作者绘制的草图进行预处理和分析,推测创作者的创作意图;然后,结合植物学知识,提出相应的花朵、枝干和叶片的深度信息恢复方法来恢复二维草图中缺失的深度信息;最后,根据深度信息和一定的植物学先验知识重建出具有真实感的目标模型。该方法支持对花卉、草本、树木等具有枝叶结构的植物进行建模,同时具有较大的创作自由度和较快的建模速度。     

基于多幅图像的场景交互建模系统

以普通相机自由运动拍摄得到的多幅非广角照片作为输入,提供给用户一系列简单易用的交互工具,从而恢复出真实场景的几何模型和表面纹理,最终得到具有高度真实感的三维模型．在技术路线上,文中系统采用按照几何空间层次分级重建的方法,并充分利用场景中存在的几何约束信息对重建结果进行优化．实验结果表明,利用该系统生成的三维模型准确真实,能够满足虚拟现实和可视化等应用的要求．     

网络控制系统的对象建模

网络控制系统(NCS)中的被控对象是包含工业控制对象和通讯网络的广义被控对象,其模型是时变不确定的,十分复杂。在考虑了单包传输、多包传输、数据包丢失、延时、随机干扰等情况下,用一种统一的形式,建立网络控制系统的模型。对广义被控对象进行分析和建模有利于网络控制系统控制器的分析和设计。在实际工程应用中在分析了NCS网络特性基础上。皆可按该方法对广义被控对象建模,然后再进行控制器设计。     

交互的极线几何建模方法

讨论了一种基于图像的交互式几何建模方法，该方法利用手动方式标定模型的平行线、特征点，得到照相机参数，进而计算出模型的几何信息，并从图像中提取纹理，提出一种最优纹理选取算法，以确保拼接纹理的合理性，该算法主要应用于构造形状规则的模型，不需要知识照相机的内外参数，简便实用，实验结果表明，该方法在一定的场合下可以满足重建要求，重建出的三维模型具有照片真实感，并且能够实时漫游。     

虚拟油泥造型交互方法研究

虚拟油泥造型是一种新的计算机辅助工业设计方法,但目前虚拟油泥造型过程中使用的二维鼠标和键盘等人机交互设备无法体现油泥模型设计师的操作习惯,从而降低了造型过程的真实感和系统的交互能力,增加了造型过程的控制难度;根据虚拟油泥造型系统中刮削、填补和刮补造型操作的特点,考虑到设计操作中较为频繁的视图变换,研究了三维鼠标和力反馈设备的作用机理,提出了采用6自由度的三维鼠标和力反馈设备的新的交互方法,并使用Open Inventor开发包在虚拟油泥造型系统中进行了实现;该交互方法在虚拟油泥造型系统中得到了实际应用,效果良好,为设计人员创造力的发挥提供了一种新的途径.     

Data Dependent Thin Plate Energy and its use in Interactive Surface Modeling

When modeling spline surfaces of complex shape, one has to deal with an overwhelming number of control points. Modeling by direct manipulation of the control points is a tedious task. In particular, it is very difficult to maintain a generally pleasant looking surface shape. It becomes therefore increasingly important to build tools that allow the designer to specify only a few geometric constraints while automatically determining the explicit representation of the surface. The basic concept of such a tool is simple. In a first step one has to somehow measure the “fairness” (=quality) of a surface. Once this is achieved, an optimization process selects the one surface with optimal fairness from all surfaces satisfying the user specified geometric constraints. To measure the fairness, thin plate energy functionals are a good choice. However, for interactive use these functionals are far too complex. W e will present appropriate approximations to these functionals that allow an optimization nearly in real time. Thefunctionals are obtained by introducing reference surfaces thus leading to data dependent, quadratic approximations to the exact thin plate energy functionals. We apply the method to interactive surface manipulations based on energy constraints.     

电厂热力系统图形化建模的设备自动编号技术

在对热力系统建模并进行热力计算时,需要对模型中的设备和管道编号.当系统规模较大时,编号过程繁琐且容易出错.通过研究电厂热力系统建模仿真方法,提出了一种可视化的热力系统建模方法,并实现了在建模的过程中对设备和管道进行自动编号.该方法基于Microsoft Visio平台进行二次开发,建立了热力系统常见设备的模型库.以加热器为例,详细阐述了模型库的构建过程,并介绍了自动编号的实现机理.最后通过对热力系统进行建模和热力计算的实例,验证了该方法的可行性及准确性.