基于线型草图的多源3维动画传输

为了对3维动画进行鲁棒地传输,提出了一种基于线型草图的3维动画传输方法,该方法可以把多个源网格的动画传输到一个目标网格。该方法由以下几个步骤组成:(1)使用线型草图在源网格和目标网格间建立映射;(2)使用差分均值坐标(differential mean value coordinates),根据源动画来变形目标网格;(3)对齐各部分变形后的目标网格,通过求解最小化约束函数,以获取光滑的目标网格,从而生成目标动画的关键帧;(4)对由步骤(3)产生的结果进行插值,即可产生完整的目标对象的3维动画。通过对上述几个方面的深入研究,以及将这些成果集成在原型系统中的结果表明,该方法具有以下特点:①既不需要源网格和目标网格有相同的顶点数和三角面片数,也不需要有类似的拓扑信息;②源动画既可以是3维的,也可以是2维视频或Flash;③目标对象可以是无结构化的点云数据。实践表明,该方法直观易用,可以生成逼真的3维动画。最后通过从狗、猫、蛇、人体的3维动画与2维车轮视频的合成来产生复杂的马车动画,对该方法进行了验证。另外,原型系统还通过产生其他几个例子来进一步验证其通用性和鲁棒性。     

基于样例的交互式三维动画的生成

在基于草图的三维动画复制的基础上,提出了基于样例的交互式三维动画生成方法.在保留源动画基本风格的前提下,用户可以加入自己的创作思想.该方法不需要源网格和目标网格有相同的顶点数和三角面片数,也不需要有类似的拓扑信息.该方法由以下几个步骤组成:1)使用线型草图在源网格和目标网格间建立对应关系;2)在目标对象上设置控制点;3)交互地调整控制点,通过优化算法,计算出对应于各个样例姿势的权重,合成适合各个控制点的目标对象的关键帧.该方法直观易用,可以生成逼真的三维动画.通过一系列不同的样例姿势,在不同数量控制点的情况下测试了计算结果,验证了其可行性.     

实时网格编辑的扩展中值坐标方法

为了克服凸长和复杂网格较难克隆的问题,提出一种基于扩展中值坐标的交互式网格编辑方法.首先由用户选择源网格中感兴趣的区域,使用垂直投影参数化方法将其映射为二维区域,并将映射后的网格顶点二维拓扑信息保存为图像元放置于目标网格相应位置;然后通过扩展中值坐标参数和外部的边界环,在被粘贴的图像元基础上恢复出三维信息;最终粘贴网格部分被变形使得与目标网格光滑拼接.该方法采用GPU对网格复制进行加速.实验结果表明,文中方法能够在三维模型之间实时地复制、替换任意不规则网格区域.     

网格修补的特征配准方法

目的 网格重建和编辑会产生几何特征缺失的模型,填补这些空洞具有重要的意义。为了克服复杂曲面修补中网格融合难以配准的问题,提出了环驱动球坐标结合基于曲率及法向ICP(iterative closest point)迭代配准的网格修补方法。方法 首先用户查找合适的源网格面片放入空洞处周围;然后对目标网格空洞环建立B样条曲线,将带修补网格包边界置于B样条曲线上,构架环驱动球坐标,将源网格变形初步配准目标网格空洞周围领域;最后使用Laplacian光顺并基于网格曲率及法向进行ICP迭代配准,使源网格与目标网格光滑拼接融合。结果 该方法能够有效修补网格空洞缺失的细节特征,并且拼接处光滑连续。 结论 环驱动球坐标配准避免了网格变形的包围网格笼子构造,再通过ICP迭代精确配准网格,和以往的网格修补方法相比,该方法能够很好地修补网格空洞处细节特征。     

图象Morphing过程中的控制

本文研究了图象渐变动画技术,重点讨论了基于网格的二维图象渐变技术.本文提出一种图象渐变的过程控制方法,这种控制方法用一个控制序列对图象渐变过程进行控制,该序列用于网格变换时,可以控制源图象和目标图象分别在中间帧图象中所占的比例;用于颜色混合时,可以去掉中间帧图象上的一些不良效果.另外,本文用Java语言实现了基于网格的二维图象渐变动画和动画过程控制,取得了较好的渐变效果.     

基于面部特征约束的人脸纹理映射及变形

将一幅人脸图像（称为源图像）映射到另一幅人脸图像（称为目标图像）上,从而实现人脸图像的变形并达到某种特殊效果的表现要求。其中,一个最关键的问题是保持两幅人脸中器官特征的约束映射。提出一种技术策略,可以有效实现这种映射效果。利用人脸特征检测算法检测出源人脸和目标人脸的特征点;基于特征点,利用Delaunay三角剖分的方法将目标人脸转化为三角网格;采用调和映射的方法计算得出所有网格点在源人脸图像中的对应坐标;在获得网格点纹理坐标后,就可以实现源人脸到目标人脸的映射。实验表明,该方法可以实现任意人脸间的映射,并能较好地保持人脸五官间的映射关系。     

真实感眼部表情的一种实现方法

眼睛是心灵的窗户,眼睛能够表达丰富的表情.有真实感的眼部表情是三维人脸表情动画中的重要组成部分.模拟眼部运动需要考虑眼球对目标的注视、目标间的切换、扫视、头与眼的协调和眨眼.针对三维人脸模型的特点,提出一种采用刚性运动方式模拟眼睛对目标的注视移动,采用基于皮肤特性的网格非刚性形变拉伸方法模拟眨眼动画的方法.实验表明,该方法实现了较真实感的眼部表情动画.     

骨骼蒙皮动画中网格优化的研究与实现

在骨骼蒙皮动画中需要处理大量的网格三角形,而在很多骨骼蒙皮动画的应用中都需要很高的动画实时性,为了提高骨骼蒙皮动画的实时性,对网格的优化是其中一项重要的工作.本文提出了一种优化网格的方法,并予以实现.     

骨骼蒙皮动画中网格优化的研究与实现

在骨骼蒙皮动画中需要处理大量的网格三角形，而在很多骨骼蒙皮动画的应用中都需要很高的动画实时性，为了提高骨骼蒙皮动画的实时性，对网格的优化是其中一项重要的工作。该文提出了一种优化网格的方法，并予以实现。     

用MaxScriot从3DS Max导出骨骼动画数据

介绍了从3DS Max导出骨骼动画数据的理论和方法.详细讲解在Max环境与Direct3D环境中坐标系统的差别、坐标变换原理及其方法,介绍用MaxScript以X文件格式提取Max中的网格、材质数据和骨骼动画关键帧数据,并简要介绍了保存数据的基本方法.     

鲁棒的网格实时几何编辑算法

目的 本文提出一种网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择来对网格进行复制粘贴操作。方法 首先通过提供给用户的笔刷在网格上选择感兴趣区域,通过半边结构遍历和种子填充算法精确指定参数化区域;在遍历过程中加入一个距离场限制,然后使用平面中值坐标方法对被复制区域进行变形处理;最后将被复制区域和目标网格进行无缝融合,恢复三维形状。结果 实验表明本文提出的方法能够对高曲率和凸长网格进行有效编辑,复制得到的模型能够符合需求,并且鲁棒稳定。结论 泊松方程结合平面中值坐标的网格实时编辑方法,能够实现精确的参数化区域选择对网格进行复制粘贴操作。通过与已有的网格克隆方法相比较,该方法具有很好的鲁棒性并且效果良好。     

Interactive mesh cloning driven by boundary loop

In order to copy arbitrary irregular mesh between two models continuously, this paper presents an interactive mesh cloning approach based on pyramid spherical coordinates driven by boundary loop. The approach extends an existing algorithm for computing offset membrane on mesh. A parametric paint brush is constructed to define canvas both on the source mesh and the target mesh. They are mapped onto a 2D parametric domain using discrete geodesic polar maps to register correspondingly. During cloning, the boundary loop of the region of interest (ROI) on the target mesh is fitted in real time by B-spline curve to register the boundary loop of the source ROI. Via the reconstructed boundary loop, the ROI is deformed to register the target mesh by pyramid spherical coordinates to ensure that the clone result is seamless and natural. Our approach can clone arbitrary irregular meshes between two 3D models, even if the mesh is non-manifold. The cloning process is operated in real time by GPU acceleration. Experimental results demonstrate the effectiveness of our interactive mesh cloning.     

Segmenting a deforming mesh into near-rigid components

Given a deforming mesh in an animation, we propose a new method to segment this mesh into several near-rigid sub-meshes. From this deforming mesh over all frames of an animation, we can analyze the degree of deformation between two nearby faces on the mesh. Then, our algorithm partitions the given deforming mesh into near-rigid components where the segmentation boundaries always pass at regions of large deformation. As a result, the mesh segmentation is invariant to all frames of the given animation and the motion of faces in each near-rigid-component can be represented by the same approximate affine transformation. To demonstrate the usefulness of the algorithm, we solve the restriction of deformation transfer for triangle meshes [31] which requires similar reference poses between source mesh and target mesh.     

基于切平面中值坐标的Laplacian网格变形算法

网格模型变形往往需要保持局部几何细节,Laplacian网格变形算法能够较好地保持局部几何细节特征,但细节特征描述子-Laplacian坐标的计算欠缺精确性.从平面多边形中值坐标的角度出发,对Laplacian坐标进行重新定义,将顶点的一阶邻域投影到顶点处切平面上,根据顶点相对投影点的中值坐标构建的Laplacian坐标能够精确地描述模型的局部几何细节特征,实验验证能够获得较好的编辑效果.     

基于四边形网格均值坐标的K-2环网格曲面构造

为在曲面造型中避免产生扭曲、褶皱等现象,将四边形网格中内点的 K-2 环网格作为控制网格, 提出一种简单、灵活的曲面构造方法。给定一个 K-2 环控制网格,构造一个与其具有同样拓扑结构的平面网格。 再将平面网格拓展成空间四边形网格,同时在平面网格内进行采样。然后计算采样点关于空间四边形网格顶点 的四边形网格均值坐标,最后利用四边形网格均值坐标生成曲面,保证曲面上的每一点都满足 C∞ 。在这个过 程中设置了一个全局形状因子 h,用于控制曲面与初始控制网格的逼近程度,通过实例证明,h 越小,曲面越 逼近初始控制网格。     

一种网格融合算法

快速建模是三维游戏动画领域的重要技术,从已有模型经过修改、编辑、融合构建出新的模型是一种高效的建模方法.本文提出了一种网格模型融合算法,该算法首先将需要的部分网格从源模型上交互剪切下来,并将其配准对齐;然后将两网格模型转化成点模型表示,并将点模型转化成RBF隐函数表示;再对两隐函数进行布尔运算;最后将布尔运算生的隐函数曲面在两网格接合区域进行三角形化,得到最终的网格模型.算法定义了隐函数曲面的影响区域,有效控制融合过渡.采用边界扩展的三角形化方法,保留了融合区域以外源模型的特征.实验结果表明,本文算法具有很好的网格融合结果,可用于游戏动画中快速造型.