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.     

发带头发模型的快速渲染及发型控制

为了解决虚拟人头发仿真中由于头发数量巨大导致的实时渲染难、发型单一的问题,提出了一种改进的、可实现多种发型的发带头发模型仿真方法。对基于NURBS曲面的头发模型定位控制点时,采用悬梁臂模型表现出头发自然下垂的状态。对传统的Phong光照模型,提出一种快速精确计算反射方向的改进方法,并考虑头发纹理和Phong明暗处理的相互作用。此外,提出一种新颖的发型设计方法,即通过对alpha纹理的控制和对纹理映射施加扰动函数实现不同头发长短和弯曲的造型。实验结果表明,新的方法能快速实现具有高逼真度的虚拟人头发仿真,且支持多种发型。     

基于非均匀Catmull-Clark细分方法的曲线插值

带有复杂型曲线插值约束的细分曲面的生成,是计算机图形学及几何造型技术等领域所关心的一个问题.鉴于此,提出了一种高效的可以插值三次NURBS曲线的细分曲面生成方法.只需在被插值曲线的控制多边形两侧构造具有对称性质的四边形,构成对称网格带;证明了对该对称网格带应用Sederberg等人提出的非均匀Catmull-Clark细分规则以后,它将收敛于这条被插值曲线.因此,含有这种对称网格带的多面体网格的细分极限曲面即为满足曲线插值约束的细分曲面.应用该方法,既可以插值单条NURBS曲线,也可以插值由多条NURBS曲线组成的曲线网格.因此,该方法广泛适用于产品外形和图形软件设计.     

NURBS边界曲面直接生成法

由于非均匀有理B样条(NURBS)曲面的复杂性,传统NURBS边界曲面的生成是先构造孔斯曲面,再由孔斯曲面向NURBS曲面转换得到,其操作过程比较烦琐。针对此问题,提出了NURBS边界曲面直接生成算法,该算法根据给定的四条NURBS边界曲线,结合孔斯曲面生成方法直接插值生成NURBS曲面,从而避免了通过孔斯曲面向NURBS曲面转换所带来的计算代价,因此同传统方法相比,具有较低的计算代价。实验结果表明:该算法简化了曲面生成步骤,减少了曲面转换过程的计算量,生成的曲面边界信息明确,且连续性好。     

用卷积曲面生成脸部皱纹的方法

将卷积曲面应用于人脸建模,提出了在个性化人脸模型上生成皱纹的新方法。运用基于图像的建模方法将通用人脸网格变形并计算出纹理图像,变形后的网格再与一个核函数卷积生成卷积曲面,通过轮廓函数调整曲面的形状而产生皱纹。将纹理图像映射到卷积曲面上使皱纹具有真实感。实验结果表明本文的方法可以通过控制轮廓函数的参数生成不同外观的皱纹。     

NURBS曲面生成算法及仿真研究

讨论了一种生成NURBS曲面的算法,用C语言实现了该算法,并利用MATLAB进行仿真对该算法进行验证。在算法中讨论了曲面及其等距面生成方法以及曲面生成技术中相关的一些技术,如曲线段间参数过渡、曲面生成模式、曲面生成的实时性、改变曲面的形状等。仿真结果证明了算法的有效性。     

插值边界曲线的NURBS 近似极小曲面设计

探索性地设计了一个插值给定边界曲线的NURBS 近似极小曲面算法,弥补了当前NURBS 系统无法有效地设计工程所急需的一般NURBS 极小曲面的缺陷.运用NURBS 曲面的节点插入、Hybrid 多项式逼近等多种技术,将NURBS 曲面转化为相对简单的分片Bézier 曲面求解,并运用各子曲面片的控制顶点优化、整体曲面不断更新的迭代方法,成功地得到高精度的近似分片Bézier 极小曲面.最后,可以按用户的各种要求选择运用相应不同的迭代逼近算法,求取插值给定边界曲线的近似NURBS 极小曲面.     

NURBS曲面C1连续参数优化算法

为了在NURBS曲面上生成满足C1连续的近似弧长参数化等参线,将NURBS曲面4条边界的积分能量函数作为目标函数,提出一种基于分段三次重新参数化的曲面参数优化算法.首先推导出NURBS曲面4条边界的参数表达式;然后使用Hermite基函数变换NURBS曲面u和v方向参数,重新计算参数化等参线,导出变换后的4条边界的积分能量函数;最后通过数值优化算法计算出曲面的最优参数表示.在MFC和OpenGL环境下实现了多个NURBS曲面的等参线分布和纹理映射实验,结果表明该算法是有效的.     

基于单幅图像的三维对称自由形体重建

为了方便快捷地重建出输入图像中的物体,基于单幅图像,提出一种利用二维手绘线画图重建生成三维对称自由形体的方法.在以单幅图像为背景的画布上,用户首先根据图像中的物体位置为待重建模型指定一个对称面;然后为确定了对称面的物体绘制出其各个子部分的手绘线条,每个子部分通常由4条手绘曲线表示,即1对对称曲线和1对非对称的一般曲线,对称曲线的深度坐标信息可以利用物体对称面信息进行计算,一般曲线的深度坐标信息则可以由同一子部分的三维对称构造曲线计算得到;利用恢复了深度信息的三维构造曲线,自由形体的每个部分可以分别由1对对称构造曲线和1对非对称构造曲线利用旋转混合方法生成其参数曲面,并离散化为三角网格表示;根据输入图像中物体的纹理信息进一步合成自由形体每一部分的表面纹理,最终得到三维物体.实验结果表明,该方法得到的三维自由形体具有较强的真实感.     

计算机动画中头发表示的研究

文章介绍了头发悬臂梁弯曲模型,提出用面集合仿真真实的头发,生成具有光照效果的图象。同时,提出了以椭球为头壳生成头发模型后,将其移植到实际存在的头部模型上的方法,以及头发与头部的碰撞检测手段,从而获得长有头发的完整的头部图象。