基于曲率流的点模型编辑方法*

为了对点模型表面进行保细节的自由形状编辑,提出了一种基于曲率流的点模型形状编辑方法。该方法定义了基于平均曲率流的光顺算子,通过此光顺算子获得点模型不同光滑程度的曲面表示。运用对应曲面上点之间的向量差进行相应几何细节的抽取,在相邻的曲面表示之间将几何细节剥离出来。用户可以在不同的曲面上进行自由形状编辑,而无须关心几何细节。在变形后的曲面上再将相应的几何细节映射回去,实现对模型保细节的变形。实验结果表明该方法是一种有效的点模型造型算法,在变形的同时,有效地保持了模型表面的细节特征。     

基于曲率流的点模型编辑方法*

为了对点模型表面进行保细节的自由形状编辑,提出了一种基于曲率流的点模型形状编辑方法。该方法定义了基于平均曲率流的光顺算子,通过此光顺算子获得点模型不同光滑程度的曲面表示。运用对应曲面上点之间的向量差进行相应几何细节的抽取,在相邻的曲面表示之间将几何细节剥离出来。用户可以在不同的曲面上进行自由形状编辑,而无须关心几何细节。在变形后的曲面上再将相应的几何细节映射回去,实现对模型保细节的变形。实验结果表明该方法是一种有效的点模型造型算法,在变形的同时,有效地保持了模型表面的细节特征。     

几何曲面的双边滤波多尺度表示及几何细节增强

为了有效地对几何模型进行编辑建模及特征检测等处理,提出一种利用双边滤波对曲面进行多尺度表示及几何细节增强的算法.首先利用几何双边滤波对几何模型进行多尺度的分解,获取其多尺度的表示和多尺度的细节层;然后对不同尺度的几何细节进行自适应的增强,将这些增强的细节层与基曲面层进行重组,重建出一个几何细节增强的几何模型.利用几何模型的多尺度细节抽取,还提出一种几何细节迁移的算法,将抽取出的多尺度几何细节分解映射到其他几何模型的基曲面上,获取几何细节迁移的结果.文中算法实现简单、效率高,能有效地增强几何模型的几何细节,且整个几何模型不发生变形情况、保持几何特征.最后通过多个实例验证了该算法的有效性.     

基于细分曲面的泊松网格编辑

针对具有丰富几何细节的三维网格模型,基于直接坐标操纵的传统编辑算法在编辑过程中不可避免地存在细节特征无法得到有效保持的问题.综合基于细分曲面的空间变形方法以及微分域网格编辑二者优势,提出一种基于细分曲面的泊松网格编辑方法.首先建立待变形网格模型的包围网格,以包围网格所决定的细分曲面构造变形控制曲面;然后根据用户变形意图操纵包围网格,将对应细分曲面变化信息转化为对网格模型泊松梯度场的改变;最后根据变化后的梯度场重建网格模型.文中方法交互简单、直观,具有多分辨率编辑的优势,可以有效地保持网格模型的细节特征.丰富的变形实例证明了该方法的有效性和可行性.     

点云曲面的多层次几何图像表示

提出了点云曲面的几何图像表示方法．通过球面极坐标将点云曲面的几何信息及表面属性信息映射到二维图像中;对于结构复杂的点云曲面,提出了多层次图像的方法,达到了对点云曲面的精确表示．利用该方法易于实现对点云曲面的压缩、编辑、简化、模型检索、渐进传输等．     

点模型的几何图像简化法

提出一种基于几何图像的曲率自适应点模型简化算法.首先将点模型的球面极坐标映射到平面上,构造其几何图像;然后利用几何图像确定点模型中点的k-最近邻域及其曲面变分;最后结合曲面变分和简化密度对点集曲面重采样,并通过移动最小二乘曲面评估简化的误差.实验结果表明,该算法执行速度快、易于控制采样密度和保持曲面细节,且能够生成高质量的简化曲面.     

基于细分的网格模型骨架驱动变形技术

针对传统骨架驱动变形方法中模型细节特征不能得到有效保持的问题,提出一种基于细分的骨架驱动网格模型变形方法。首先,对网格模型待变形区域基于截交线进行局部骨架提取和控制网格构建,分别建立骨架与控制网格以及控制网格所对应细分曲面与待变形模型区域之间的关联关系;然后,将基本函数作用下的自由变形方法应用于骨架变形,通过骨架变形驱动控制网格变形,将变形前后控制网格所对应细分曲面的变化信息转为网格模型泊松梯度场的改变;最后,根据改变后梯度场重建网格模型。实例表明,该变形方法针对不同网格模型均可以得到较好的编辑效果,且细节信息在变形后都得到了有效保持。与传统骨架驱动变形方法相比,该方法除具备交互操作简单直观的优势外,同时能够更好保持变形模型几何细节特征,更为适合具有丰富几何细节的复杂模型的变形编辑。     

保持细节的网格曲面局部变形算法

针对直接控制自由变形算法(DFFD)在对大规模网格模型实施局部变形时细节保持性差的问题,以网格曲面上的离散泊松方程和微分算子为理论基础,提出一种完全自动化的网格模型局部变形算法。基本思想是依据用户对模型上控制顶点的移动及网格的表面几何特征,由算法自动判断得到变形区域,继而将用户对控制顶点的编辑操作映射为对变形区域梯度场地操作,最后通过泊松重建得到变形后的网格。优点是在使模型表面的局部几何细节得到保持的基础上省略了人为划定变形区域的步骤。     

基于Powell-Sabin细分的参数曲面重建方法

将复杂几何体网格转换为参数曲面是CAD几何引擎设计中的关键问题.针对赋予四边形粗剖分结构的三角网格模型,提出一种基于Powell-Sabin细分的参数曲面重建方法.首先利用均值参数化方法建立每个粗四边形结构M_T到参数域D的映射,同时得到D的三角剖分Δ;然后对Δ进行一次Powell-Sabin细分得到加细三角剖分Δ^S,并且利用M_T的几何信息构造二元一次样条函数空间S(Δ^S)中的插值函数S;对D均匀采样之后,利用插值函数S得到规则型值点作为参数曲面表面点的近似;最后建立具有光顺性质的能量函数,求解出双三次B样条曲面的控制点网格,完成曲面重建.实验给出了柱面、鞍面等基础曲面和人头模型等自由曲面的重建结果.数值结果表明,与自适应算法相比,所提方法能够捕获由给定三角网格呈现的几何细节,重建复杂模型的点距均方误差减小38%.     

图像驱动的三维模型外观细节增强

随着计算机游戏与电影视觉特效的普及应用,仅通过纹理贴图已不能满足用户需求。然而,为三维模型制作视觉真实的表面外观,即在包含几何细节变化(如金属腐蚀、石料风化、木质裂纹等)同时辅之以与几何变化合理匹配的材质颜色却是一件困难且耗时的工作。文章提出了一种能够从单幅图像中提取物体的外观细节(材质与几何信息)并增强至三维模型表面的方法。该方法是一种新型的几何约束的非刚性2D-3D融合配准算法,可以通过将配准后的模型提供的几何信息作为先验知识实现更好的本征图像分解结果。利用图像中同步分解出的互相关的多尺度几何信息与材质纹理信息组成的非参数外观模型,文中提出了一种法向量约束的几何变形算法将外观纹理恢复到代理模型上。通过上述步骤,文章提出的方法能够帮助建模师制作具有多尺度外观细节的三维模型。     

High frequency geometric detail manipulation and editing for point-sampled surfaces

In this paper, based on the new definition of high frequency geometric detail for point-sampled surfaces, a new approach for detail manipulation and a detail-preserving editing framework are proposed. Geometric detail scaling and enhancement can always produce fantastic effects by directly manipulating the geometric details of the underlying geometry. Detail-preserving editing is capable of preserving geometric details during the shape deformation of point-sampled model. For efficient editing, the point set of the model is first clustered by a mean shift scheme, according to its anisotropic geometric features and each cluster is abstracted as a simplification sample point (SSP). Our editing operation is implemented by manipulating the SSP first and then diffusing the deformation to all sample points on the underlying geometry. As a postprocessing step, a new up-sampling and relaxation procedure is proposed to refine the deformed model. The effectiveness of the proposed method is demonstrated by several examples.     

A unified method for appearance and geometry completion of point set surfaces

This paper presents a novel approach for appearance and geometry completion over point-sampled geometry. Based on the result of surface clustering and a given texture sample, we define a global texture energy function on the point set surface for direct texture synthesis. The color texture completion is performed by minimizing a constrained global energy using the existing surface texture on the surface as the input texture sample. We convert the problem of context-based geometry completion into a task of texture completion on the surface. The geometric detail is then peeled and converted into a piece of signed gray-scale texture on the base surface of the point set surface. We fill the holes on the base surface by smoothed extrapolation and the geometric details over these patches are reconstructed by a process of gray-scale texture completion. Experiments show that our method is flexible, efficient and easy to implement. It provides a practical texture synthesis and geometry completion tool for 3D point set surfaces.     

三维离散点采样表面基于全局优化的纹理合成算法

提出了一个直接在三维离散点采样表面上进行基于全局优化的纹理合成算法．算法首先对点模型表面进行基于协方差分析的递归式聚类削分，然后通过对各初始聚类进行优化调整和区域生长，得到更为均匀的计算单元块且使相邻单元块间具有重叠区域．基于所得到的计算单元块和样本纹理，在点模型表面上建立了一个全局的纹理合成能量方程，并采用最大期卑值算法迭代优化求解出一个全局的能量最小值．在全局优化算法中，通过加入的约束条件，进而给出了点模型颜色纹理的修复算法和流引导的可控纹理合成算法．由于点模型表面离散点元的稠密性，通过对离散点元的法向基于纹理合成结果进行相应的扰动，进一步增强了表面纹理的几何粗糙感．实验结果表明，该文的算法在点采样几何表面上有效地保持了生成的纹理结构和视觉效果的连续性和平滑性，得到了令人满意的结果。     

基于球面参数化的点模型渐变

为了获得光滑自然的点模型渐变效果,基于球面参数化,提出了一种鲁棒的渐变算法。该算法首先对源和目标模型进行球面参数化,使得参数化后的模型嵌入到单位球面上;然后在球面上自适应地对齐模型间的相应特征点,并将球面映射到矩形参数域上,基于该域建立模型间各采样点的对应关系;接着在渐变过程中,采用拉普拉斯算子计算出中间点模型的几何位置,以保持模型的细节;最后利用移动最小二乘曲面进行动态上采样,以消除中间模型的裂缝。实验结果表明,该算法具有良好匹配的采样点对应和光滑的渐变过程。     

Touch-based haptics for interactive editing on point set surfaces

A modeling paradigm for haptics-based editing on point set surfaces exploits implicit surfaces, physics-based modeling, point-sampled surfaces, and haptic. We propose a point-based geometry representation that we initially designed for dynamic physics-based sculpting, but can easily generalize to other relevant applications such as data modeling and human-computer interaction. By extending the idea of the local reference domain in the moving least square (MLS) surface model to the construction of a local and global surface distance field, we naturally incorporate Hua and Qin's dynamic implicit volumetric model into our deformation of the point-based geometry, which not only facilitates topology change but also affords dynamic sculpting and deformation.     

一种量化关联规则挖掘算法

提出了一种新的挖掘量化关联规则的方法。该方法使用聚类算法把数据库中的交易记录分成若干个簇，把簇投影到数值型属性所在的域，形成重叠的、有意义的区间。实验结果显示，这种方法能够有效地挖掘量化关联规则，并且能够发现以前的算法可能遗漏的重要的规则。     

点采样模型的多样性编辑与绘制

研究了点采样模型的多样性编辑与绘制,将模型分解成不同的部分,将各部分按照层次关系组织,作为多样性编辑的基础。对模型各部分点元的颜色、几何特征、材质等属性进行编辑,构造层次多样性点模型。通过对层次多样性点模型进行实时处理,实现点模型的多样性绘制。实验表明,该方法能够产生并绘制复杂多变的点模型,且压缩比高。该方法可应用于网络游戏、战场视景仿真、数字城市、电影制作等领域。