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。     

基于重瓣花朵拓扑结构模型算法的可视化研究

针对重瓣花朵结构较为复杂、花瓣排列方式非线性较强、三维模拟效果较差的问题,提出了一种重瓣花朵拓扑结构模型算法。以牡丹作为实例,根据植物学中花瓣排列方式理论,加入随机扰动函数,通过扩展的L系统构建出不同层次的花朵形态模型,采用双三次Bezier曲面来构造花瓣模型,运用基于三角形面片模型的二维纹理贴图方法,可完成任意层次的花朵建模。该方法简单直观,并且真实感效果较好。     

基于圆锥代理的单幅花朵图像编辑

为了实现单幅花朵图像的有效编辑,提出一种基于圆锥代理的花朵图像编辑方法.首先在输入的单幅图像上由用户标注出前景花朵像素集和背景图像像素集,利用Grab Cut算法有效地提取前景花朵区域,并采用Patch Match算法实现图像背景区域的有效修复;然后在提取得到的前景花朵区域中,用户交互临摹描绘出图像中花朵的各花瓣2条边缘曲线,先利用花瓣关键点拟合圆锥并用该圆锥计算花朵各花瓣的对称面法向量,再利用花朵各花瓣对称性特点和对称面信息直接计算每个花瓣的边缘曲线深度信息,以重建花朵三维模型;最后利用平移、旋转和缩放等操作高效编辑花朵三维模型,并将编辑得到的花朵模型投影到修复得到的背景图像上,实现单幅花朵图像的编辑.实验结果表明,该方法在编辑单幅花朵图像中是有效的.     

复杂重瓣花朵三维图像视觉仿真研究

研究复杂花瓣的三维图像清晰仿真问题。重瓣花朵结构、纹理特征信息较为复杂,花瓣排列方式发生重叠,其结构在三维空间上非线性较强。传统的双目立体测量算法应用到复杂重瓣花朵的时候,由于花瓣三维空间重叠,造成花瓣大量三维特征丢失,纹理特征混乱,仿真的真实性不高。提出了一种图像特征动态优化的重瓣花朵三维图像仿真算法。针对花瓣中不同平面上的三维图像特征点组建网格,计算出可替代,可删除的三维特征网格点,消除重叠特征的影响。实验表明优化方法可以快速的完成重瓣花朵的三维图像仿真,真实感和清晰度大幅增加,达到了令人满意的效果。     

真实感人脸模型的细分曲面重建

提出一种利用2张正交照片和细分曲面进行真实感三维人脸建模的方法,并实现了不同模型间的三维变形.为了构造个性化的人脸几何模型,将网格简化、自由曲面变形和细分结合起来,得到多个层次细节下的人脸模型;再经过纹理融合和映射,完成个性化的真实感三维人脸建模;同时利用线性插值实现了同拓扑真实感模型间的光滑变形.实验结果表明：该方法不仅可以进行有效的真实感三维人脸建模,而且变形简单流畅,具有广阔的应用前景.     

型面分析法及其在自由曲面建模教学中的应用研究

自由曲面建模是三维建模软件教学的难点,也是许多三维建模工作者的薄弱点。该文从建模软件应用而非软件开发人员的视角,通过对自由曲面构成规律的总结,介绍了以型面分析法为核心的自由曲面三维建模方法的基本内容和分析方法,指出了三维自由曲面数字建模教学中的关键知识与内容。     

地质工程复杂地质体三维建模与可视化研究

地质工程复杂地质体中的各种地质信息都可以看作是三维空间中的函数，利用各种野外实测资料分别建立相应的曲面拟合函数，进而利用计算机建立三维地质模型，达到直观地表达地质信息在工程岩土体中的分布规律、提高对地质规律的认识、指导地质工程项目的勘测施工及监测的目的，本文分析了复杂地质体三维建模与可视化研究的关键技术问题，并初步应用于向家坝某坝址区的三维地质建模中。     

非流形几何建模拓扑数据结构的研究

当前ＣＡＤ技术的发展趋势是特征造型、行为建模、信息集成。几何建模作为ＣＡＤ系统的核心,是影响ＣＡＤ系统功能的重要因素。非流形几何建模可以用统一的数据结构来表示线框、曲面、实体模型,从而为在底层实现特征造型、变量化设计、行为建模提供了可能。本文概括了非流形几何建模的基础理论知识,提出了一种基于非流形几何建模的新型拓扑数据结构,应用ＯＯＰ及开放式软件开发思想探讨了开发具有自主知识产权的三维实体ＣＡＤ平     

基于OpenGL的曲面造型

对真实物体的三维复杂建模离不开曲面造型技术.介绍了贝塞尔曲面造型的算法原理及表面光照的处理方法,利用若干控制点就可以精确描述和调整一个曲面.应用OpenGL的建模函数预先对节点序列和控制点进行定义,由求值器计算曲面坐标并进行绘制.这种贝塞尔曲面造型技术要比用多边形逼近曲面的方法灵活、高效、节省内存.最后,在Vc 环境下通过该技术实现了对三维实例模型的建立,并加以光照和材质的渲染,具有一定的实际应用价值.     

融合意图捕捉的笔式草绘特征建模

实现了一种基于笔式草绘特征建模方法.该方法模仿传统的纸笔草绘交互设计方式,利用意图捕捉机制揣测用户的设计意图,并采用基于特征的建模方法构造出三维实体概念模型.支持在模型表面上直接草绘截面和轨迹线,并通过特征切削或添加操作构造复杂物体模型;初步实现了基于手势的模型编辑操作.实验结果表明,该方法简单、高效,适合于快速表达不精确的概念模型.     

采用草绘轮廓的3维人脸建模方法

为方便用户进行3维人脸形状设计,提出一种基于手绘轮廓的3维人脸建模方法。该方法的主要特点在于,一方面,引用姿态估计技术对人脸草图进行解析,将用户绘制的侧视人脸草图转换成对应的正视人脸草图,可支持用户选择多个视角绘制人脸;另一方面,采用多层映射机制建立人脸草图特征点与3维人脸特征点之间的一一对应关系,由对应特征点之间的形变量来控制生成3维人脸,保证草图笔画的几何形状信息能有效映射到3维模型中。实验结果表明,文中方法能快速生成形状新颖的特定人脸,可有效支持用户进行3维人脸形状的手绘建模。     

A template-based reconstruction of plane-symmetric 3D models from freehand sketches

This paper presents a method for reconstructing a 3D model from a freehand sketch. There are two methods used in sketch-based modeling research: gestural modeling and reconstructional modeling. This research involves the reconstructional modeling method of Mitani, which was originally designed for a box-shaped model using a predefined template. Here, this method is improved by leveraging a relational template and a template matching method that extend the range of categories of the reconstructed objects. Sketch preprocessing details are provided and the template-based reconstructional method then uses the sketch preprocessing results to reconstruct a 3D model from a freehand sketch.     

面向概念设计的实体草绘建模

提出了一种简单、快速、高效的基于草绘设计的概念模型创建方法.该方法模仿传统的纸笔草绘设计方式,允许用户自由地在笔式用户界面上勾画特征笔划,然后根据笔划的形状和位置关系采用基于特征的实体建模方法构造不同的扫描特征体素.在此基础上,采用了基于意图捕捉的特征添加及切削机制创建复杂的实体模型,给出了一些关键算法的实现过程.实验结果表明:该方法能够较好地应用到联机三维概念模型快速创建过程中.     

基于草图交互的个性化服装生成方法

以建立和交互修改三维服装草图为设计手段,提出在三维人体模型上生成三维个性化服装的参数化造型方法．服装草图由2种基本几何元素组成：体现人体围度信息的封闭样条曲线和体现人体在高度方向上曲面形状过渡的不封闭样条曲线．将服装草图约束分为2类4种：一类是体现服装宽松程度的人体与服装曲面之间的间隙约束;另一类是服装几何元素本身之间的共点、共面与对称约束．从人体的特征点出发,通过间隙约束生成服装草图的几何元素;在共点、对称和共面约束下,由服装草图几何元素建立拓扑结构为四边网格的服装草图．服装草图的交互修改是草图约束维护的过程,构建侧视图、正视图、断面图3个视图组成草图修改平台,在平台上交互编辑特征曲线．服装曲面则以三维草图为框架,通过对四边网格双线性Coons曲面插值生成．提供的设计方法使服装的造型变得简洁、灵活．     

草绘3维人体建模的模板形变方法

目的 采用草绘交互方式直接构造3维人体模型是当前人体建模研究的重要课题之一.提出一种草绘3维人体建模的模板形变方法.方法 针对输入的草图,首先,采用关节点定位方法获取草图中的人体关节点,根据人体结构学约束识别人体骨架结构,通过解析人体轮廓草图获取人体草图特征;其次,通过骨架模板和外观轮廓模板形变,将草图特征映射到3维人体模型,实现3维人体建模.结果 草图解析方法能有效提取草图特征,通过模板形变方法生成3维人体模型,并在模型上保持草图特征;能适应不同用户的绘制习惯,且生成的3维人体模型可用于人体动画设计.结论 提出一种草绘3维人体建模的模板形变方法,支持用户采用草绘方式进行3维人体模型设计,方法具有良好的用户适应性,对3维动画创作具有重要意义.     

Extracting 3D model feature lines based on conditional random fields

We propose a 3D model feature line extraction method using templates for guidance. The 3D model is first projected into a depth map, and a set of candidate feature points are extracted. Then, a conditional random fields (CRF) model is established to match the sketch points and the candidate feature points. Using sketch strokes, the candidate feature points can then be connected to obtain the feature lines, and using a CRF-matching model, the 2D image shape similarity features and 3D model geometric features can be effectively integrated. Finally, a relational metric based on shape and topological similarity is proposed to evaluate the matching results, and an iterative matching process is applied to obtain the globally optimized model feature lines. Experimental results showed that the proposed method can extract sound 3D model feature lines which correspond to the initial sketch template.     

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.     

Modeling by Drawing with Shadow Guidance

Modeling 3D objects is difficult, especially for the user who lacks the knowledge on 3D geometry or even on 2D sketching. In this paper, we present a novel sketch‐based modeling system which allows novice users to create 3D custom models by assembling parts based on a database of pre‐segmented 3D models. Different from previous systems, our system supports the user with visualized and meaningful shadow guidance under his strokes dynamically to guide the user to convey his design concept easily and quickly. Our system interprets the user's strokes as similarity queries into database to generate the shadow image for guiding the user's further drawing and returns the 3D candidate parts for modeling simultaneously. Moreover, our system preserves the high‐level structure in generated models based on prior knowledge pre‐analyzed from the database, and allows the user to create custom parts with geometric variations. We demonstrate the applicability and effectiveness of our modeling system with human subjects and present various models designed using our system.     

手绘二维曲线自动生成三维模型研究

通过手绘创作三维模型是改变传统三维模型制作方式的新兴研究点;论文提出两种由手绘二维曲线自动产生三维模型的算法,分别进行了详细介绍和讨论：算法一基于重心原理拓展曲线,并在曲线簇上进行网格重构,但此方法仅限于椭圆拓扑的曲线;算法二利用离散方法寻找轴线,该方法能够生成更加多样化的模型并侧重于细节。通过算法实现效果的对比,验证了两种算法快速生成三维模型的有效性;最后展示了通过该文算法绘制的几个卡通模型,并对进一步生成模型动画进行了设想。