基于Metaball的曲面约束变形模型及应用

结合曲面变形技术和Metaball原理,提出了基于Metaball的曲面约束变形模型,将Metaball的势函数表达曲面变形的约束,用它去作用于待变形曲面,通过调整Metaball势函数的约束中心、作用半径、偏移等参数控制曲面的预期变形效果,利用骨架卷积获得平坦光滑的曲面.讨论了约束关系、单个约束的影响、控制约束的相互影响等问题,并举例说明了这个模型的机理和应用.     

基于高斯函数的曲面形状控制方法

为了实现对三维曲面的多控制点编辑与变形，提出一种基于高斯函数的编辑方法。本文利用高斯函数的分布特性实现曲面形状控制，并针对不同控制点的重叠控制区域采用加权方法做出特别处理，并给出算法的应用实例。     

基于局部可变支撑半径的卷积曲面建模

提出了一种利用局部可变支撑半径控制卷积曲面混合的新方法,推导了具有指定曲面半径和支撑半径的卷积曲面的解析解。此外,提出的局部卷积混合方法不仅可近似指定厚度的形状,而且可产生预期的混合效果。该方法能够直观地控制各卷积曲面之间的混合过渡,并且通过独立调整骨架半径和支撑半径可以实现形状的多样化。通过对比实验分析,与现有卷积曲面混合方法对比,该方法能够提供更加丰富的卷积曲面混合效果,并表明常规卷积曲面混合只是该可控融合的一个子集。     

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。     

三维曲面图像无缝拼接方法的研究与仿真

研究三维曲面图像的无缝拼接问题。针对三维曲面图像拼接过程中,多个曲面图像之间的重叠区域由于像素的灰度和梯度等特征存在较大差异,像素不匹配,拼接后的重叠区域图像由于这种像素差异的存在,会存在明显图像裂缝的问题。为了解决这个问题,提出了一种基于交叉匹配的曲面图像拼接算法,该算法以互信息作为相似性测度,对待配准曲面图像的空间变换参数进行优化,运用空间曲面图像插值技术完成最后的三维曲面图像的融合,实现三维曲面图像的无缝拼接。实验表明,本文的方法能实现差异较大曲面图像的无缝拼接,取得了不错的效果。     

基于卷积曲面的几何造型方法

卷积曲面是一种很有潜力的隐式曲面造型方法。由于卷积的可叠加性质,使得其生成的曲面很光滑,不会产生凸包和裂缝。卷积曲面造型是基于骨架的,其骨架可以是曲线或曲面,也可以以物体轮廓线为骨架原型来获取所需要的物体造型。在卷积造型的过程中,通过对骨架加权可以精细地控制结果曲面的形状。在介绍了卷积曲面造型的各类方法后,分析了其特点和发展方向。     

基于半投影翘曲的无人机图像拼接方法

为了解决无人机图像在拼接过程中出现的错位、重影等造成图像失真的问题,提出一种基于半投影翘曲的无人机图像拼接方法。首先估计图像的全局投影变换矩阵;然后根据待拼接图像的重叠情况,以及投影变换和相似性变换的连续性,求解出过渡变换矩阵和相似性变换矩阵,得到最终的半投影变换矩阵;最后构建图像重叠区域的差异矩阵,以此为基础获取重叠区域的差异性区域。使用分区融合策略,在差异性区域进行单采样,其他区域进行距离加权融合。实验结果表明,该方法可以很好地拼接由于视角变化、地势起伏等造成视差的无人机图像,得到的拼接结果自然清晰,效果优于其他先进算法。该方法有效地解决了无人机图像拼接错位、重影的问题,在多项定量指标上表现良好。     

用有理双三次Bezier曲面片混合二次曲面

提出一种二次曲面混合方法，混合曲面由2张有理双三次B6zier曲面片构成，它们之间保持G^2连续，混合曲面与二次曲面间保持G^1连续．给出了混合曲面片控制顶点的显式表示，通过修改2类混合参数可以直观地调节混合方向及混合曲面的形状．另外，混合5个圆锥曲面的例子表明，该方法为多个二次曲面的混合问题提供了有效途径．     

一种基于压缩域的视频拼接算法

提出了一种基于压缩域的双摄像机视频拼接算法。首先利用相位相关法估算输入视频的对应第一帧重叠区域，并在重叠区域进行SIFT角点检测和匹配，加快角点匹配速度，提高匹配稳健性，使用RANSAC算法去除外点，采用奇异值分解法配合LM非线性优化方法求解变换参数，得到首帧的对应投影矩阵；对于非首帧的配准，利用压缩视频中的当前帧与前帧的运动矢量，获得全局运动矢量，然后结合对应前帧的投影矩阵，获得相应的当前帧的投影矩阵;最后使用多频带融合算法进行图像混合以改善线性加权融合算法带来的高频细节模糊。与传统算法相比，由于省去了特征提取和匹配方法，从而减少了大量的计算步骤和时间，提高了速度，增加了实用性。实验结果表明该算法具有较好的实用价值。     

结合最佳缝合线和多分辨率融合的图像拼接

目的 针对图像拼接过程中,缝合线通过运动物体或配准不准确区域等情况导致融合图像出现鬼影、重影的问题,提出了一种基于差异图像加权的改进最佳缝合线算法,采用基于多分辨率和加权平均的分区图像融合算法解决了拼接线问题。方法 首先将两幅图像的重叠区域划分为缝合线区域和过渡区域;在缝合线区域内,使用差异图像加权的最佳缝合线搜索准则构建准则值图像,基于动态规划思想来搜索得到最佳缝合线;基于缝合线生成掩码图像,并对重叠区域图像进行扩展,采用多分辨率融合算法实现了非严格重叠区域的融合;在过渡区域采用加权平均算法来消除拼接线。结果 采用含有大量运动物体的图像序列对算法进行测试,实验结果表明,基于差分图像加权的最佳缝合线有效避开了大部分运动物体,当缝合线难以绕开运动物体时,能够尽量少地穿过运动物体;通过多分辨率和加权平均融合算法消除了拼缝等问题。结论 提出的最佳缝合线算法能够有效地避免缝合线通过运动物体、配准不准确的区域,将多分辨率图像融合算法应用于非严格重叠图像融合,能够合成高质量的全景图像。     

基于结式方法的代数曲面拼接

以同伦连续映射理论为基础,构造代数曲面拼接应该满足的代数方程组。然后,利用结式方法消去相关变元得到拼接曲面方程。两代数曲面拼接时,方程组是两个关于单位区间变元的方程。利用Sylvester结式消去该变元即可得到曲面拼接方程。对于多代数曲面,拼接过程可以考虑为不同种的连续映射。由此得到三种不同的曲面拼接方法,即串接法、过渡法和提升法。串接法可得到较低次的拼接曲面,但适用于代数曲面两两拼接且过渡曲面不相交的情况;过渡法适用于所有情况,但得到拼接曲面比较复杂;提升法是一种较好的算法,拼接时逐个将代数曲面并入拼接曲面中。该算法既可得到最低次拼接方程又适用于一般情况。上述方法的优点是无需考虑代数曲面方程中的变元,仅考虑对新增单位区间变元的处理。因此,算法的计算量小,并且能够预先得到拼接曲面时的计算量。     

利用代数样条磨光凸多面体的集合运算

提出了一种方法来磨光凸多面体之间的交、并、差等运算。提出的方法是以空间剖分和代数样条为基础的。提出了一些例子来演示磨光的效果。与已有的方法相比,提出的方法直观、易行,能得到低次的磨光曲面,且有自由参数控制磨光的范围。     

Smooth blending of subdivision surfaces

A technique for merging freeform objects modeled with subdivision surfaces is proposed. The method takes into consideration the possible distortion of the surfaces while the smoothness of the blending surface connecting the objects is maintained. A blend region between the given object surfaces is located. The topology of the surfaces in the vicinity of the blend region is refined and the boundary curves of the blend region are smoothed to reduce possible distortion in the blending surface. A blend curve between the two surfaces is used for connecting the given surfaces. Vertices on the blend curve are regular whereas extraordinary vertices are restricted to locate along the boundary of the blend region. Locations of the blend vertices are adjusted such that the curvature of the surfaces along the boundaries of the blend region is minimized. This ensures extraordinary vertices on the boundaries to lie on a relatively flat region, and hence, minimizes the distortion of the surfaces in the merging process.     

Blending Canal Surfaces Based on PH Curves

In this paper, a new method for blending two canal surfaces is proposed. The blending surface is itself a generalized canal surface, the spine curve of which is a PH (Pythagorean-Hodograph) curve. The blending surface possesses an attractive property - its representation is rational. The method is extensible to blend general surfaces as long as the blending boundaries are well-defined.     

基于推广B 样条细分方法的曲面混合

提出用推广B 样条细分曲面来混合多张曲面的方法,既适用于一般网格曲面,又适 用于推广B 样条参数曲面混合。根据需要选择阶数和张力参数,可全局调整整张混合曲面的形状。 中心点和谷点的计算都设置了形状参数,可局部调整混合部分形状。推导出二次曲面细分初始网 格计算公式,并将3 阶推广B 样条细分曲面混合方法用于多张二次曲面混合,与已有的二次曲面 混合方法相比具有明显的优势。     

Blending multiple parametric normal ringed surfaces using implicit functional splines and auxiliary spheres

First presented by Hartmann, closings (implicit surfaces sealing the inlets or outlets of pipes) can bridge the gap between parametric pipe surfaces and implicit functional splines (a powerful tool for blending several implicit surfaces). This paper proposes auxiliary spheres instead of the initial pipe surfaces as the base surfaces in constructing closings, so that the closing based algorithm of two steps (constructing a closing for each pipe and blending the closings) can G¹-continuously connect multiple parametric normal ringed surfaces with freeform directrices and variable radii. The basic theory of an auxiliary sphere tangent to the normal ringed surface is addressed. Either one or two (yielding more design parameters) auxiliary spheres can be added. How the parameters influence the closing configuration is discussed. In addition, the blending shape can be optimized by genetic algorithm after assigning some fiducial points on the blend. The enhanced algorithm is illustrated with four practical examples.     

基于广义元球的一般约束变形

在计算机动画和形状设计中，变形是一个非常重要的工具.基于广义元球所具有的特殊势函数分布，提出了一个新的包含点、线、面和体约束的一般变形模型.用户定义一系列约束、每个约束的影响半径和偏移量，变形模型根据每个约束和其影响半径产生该约束的广义元球.广义元球确定了一个以约束点集为中心的势函数，该势函数在约束点集处为1，在影响半径处渐变为0.模型直接对整个空间进行变形，而与物体的表示无关，并且变形可由偏移量和广义元球的参数来细微调整.实验表明，该一般约束变形模型不仅有效，而且使传统方法难以做到的线、面、体约束变形成     

Variable-radius blending of parametric surfaces

The radius blend is a popular surface blending because of its geometric simplicity. A radius blend can be seen as the envelope of a rolling sphere or sweeping circle that centers on a spine curve and touches the surface to be blended along the linkage curves. For a given pair of base surfaces in parametric form, a reference curve, and a radius function of the rolling sphere, we present an exact representation for the variable-radius spine curve and propose a marching procedure. We describe methods that use the derived spine curve and linkage curves to compute a parametric form of the variable-radius sphearical and circular blends.