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。     

素描式草绘的三维花朵建模

三维花朵建模是虚拟现实中的重要部分,花瓣作为一种自由曲面,是整个建模的重点。提出了一种由非常自然的素描式草绘方式构造三维花朵模型的方法：从草绘图形中分析和提取信息,由这些信息计算出的横截面曲线来构造花瓣的曲面形状。通过草图绘制、笔划特征分析及识别、空间位置估计及曲面构造这几大步骤完成对花朵的三维建模。     

基于描绘单幅图像的三维树木交互建模系统

为了提高树木建模的真实感与可交互性,提出了一种基于单幅树木图像或直接手绘的交互式植物建模系统。系统根据植物形态学规律构建了标准三维树木的模板。通过描绘图像中树的主要枝干,结合叶序周规律,基于三维模板树将其从二维图像变换到三维模型,并通过弯曲、增加和删除枝干以及添加树叶等交互式操作生成和修改三维树木模型。实验结果表明,该系统能便捷快速地生成真实感较强的三维树木。     

基于手绘的三维建模系统的研究和实现*

研究基于手绘(sketch)的三维建模方法并实现相应的建模系统。通过对输入的手绘笔画(strokes)进行去噪、分段、识别等操作,将手绘笔画识别为直线、椭圆等基本图元,再根据图元之间的相应关系构建出三维模型,实现对用户输入意图的自动三维解释。实验结果表明,该方法能够对输入的strokes进行精确的分析处理,实现对输入手绘笔画的三维建模。     

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.     

基于手绘草图的快速植物建模

传统的交互式植物建模虽然能构建较为精准的目标模型,但其过程极为费时,而基于L-system 的过程式建模虽然能快速自动生成复杂模型,但由于其较高的学习门槛以及对植物形态的控制性欠佳,使得普通用户难以操作。二维草图作为一种直观、高效的交互媒介,对植物形态具有良好的描述力。基于此,该文提出一种基于手绘草图的植物建模方法：首先,对创作者绘制的草图进行预处理和分析,推测创作者的创作意图;然后,结合植物学知识,提出相应的花朵、枝干和叶片的深度信息恢复方法来恢复二维草图中缺失的深度信息;最后,根据深度信息和一定的植物学先验知识重建出具有真实感的目标模型。该方法支持对花卉、草本、树木等具有枝叶结构的植物进行建模,同时具有较大的创作自由度和较快的建模速度。     

基于 Kinect 的拉普拉斯网格形变三维人脸建模

为了快速创建真实感较强的三维人脸模型,提出了基于 Kinect 的拉普拉斯网格形 变建模方法。利用 Kinect 获取彩色和深度图像信息,对深度图像进行双边滤波处理,对彩色图 像进行低层级顶点定位;构建标准三维人脸模型,并为该人脸模型中的顶点建立低、中、高 3 个级别的层级结构,通过低、中层级中顶点的位置关系创建 Sibson 局部坐标约束;利用该约束 构建彩色图像中间层级顶点,并结合深度信息对标准三维人脸模型进行拉普拉斯网格变形,获 得真实感较强的三维人脸模型。实验结果表明,该算法在建模的真实感上得到了提高,与对比 算法相比,在建模时间上得到很大的优化。     

基于照片的混合建模系统几何模型求解原理研究

为了快速精确地建立建筑实体的三维模型,提出了一种混合建模系统中的单目视觉求解算法,该方法从二维图片数据中提取三维实体的边缘轮廓,并咐加约束条件,以构造三维实体的空间参数约束方程,然后通过求解得到实体的空间坐标参数,再利用纹理提取及转换等技术,来实现从照片到计算机中三维真实感实体的创建。实验表明,该求解模型建模效率高、实用性强,能够用于大多数建筑实体的建模。     

手绘输入的三维建模和编辑技术

对当前基于手绘建模技术的研究现状进行分析,提出一个融合手绘识别与几何约束推理为一体的智能化建模体系,突出了概念建模过程中的逐步提纯、快速三维模型生成和编辑特性;针对手绘输入的二义性,提出对于多笔画连续输入的适应性逻辑推理模型以及自顶向下的约束树求解方法,不断组合历史信息,确定并创建出任意的三维模型.实验结果有效地显示和验证了此技术的高效性.     

复杂头发三维建模方法研究与仿真

研究头发的真实建模问题.针对三维头发建模过程中,当头发浓密、杂乱、重叠度高、清晰度不高,建模中会造成三维特征坐标的混淆与重叠,仿真建模头发的真实感不强.为了解决上述问题,提出了头发粒子束建模方法,将头发的建模看成是有一定方向的粒子,通过方向预判、实体填充等步骤,完成真实感三维建模.试验结果表明,方法能够区分杂乱的头发轮廓,可以很好地完成复杂头型背景下的头发三维仿真,最终改进了三维头发模型的真实感和清晰度,达到了令人满意的效果.     

Flower reconstruction from a single photo

We present a semi‐automatic method for reconstructing flower models from a single photograph. Such reconstruction is challenging since the 3D structure of a flower can appear ambiguous in projection. However, the flower head typically consists of petals embedded in 3D space that share similar shapes and form certain level of regular structure. Our technique employs these assumptions by first fitting a cone and subsequently a surface of revolution to the flower structure and then computing individual petal shapes from their projection in the photo. Flowers with multiple layers of petals are handled through processing different layers separately. Occlusions are dealt with both within and between petal layers. We show that our method allows users to quickly generate a variety of realistic 3D flowers from photographs and to animate an image using the underlying models reconstructed from our method.     

3D自由曲线的绘制及智能修改算法

目前有关曲线及曲面的生成，大量的研究致力于从控点和节点的设置到曲率、切线矢量进一步精确的调整．然而其繁琐的几何参数计算、复杂的数学概念局限了设计者的使用，尤其他们更不适合早期的概念设计。此研究描述了基于笔输入的自由3D曲线的绘制．识别及直观的修改算法，此算法支持任意3D自由曲线的绘制，通过优化的采样机制自动识别产生适应性的B样条逼近曲线，它扩展了基于约束的曲线的生成方法，进而提出的简单的局部修改技术，引入了比例因子及区域间距的控制，有效的解决了曲线的光滑性，并通过实践检验了它们的高效性。     

一种基于手绘的自由形体建模方法研究

提出了一种基于手绘的自由形体建模方法。通过平滑去噪、重采样、曲线拟合等操作,将输入的手绘笔画转化为均匀间隔的点序列,根据提取到的几何信息生成三维网格模型,并通过对模型进行光照渲染和纹理贴图完成具有特定形状的自由形体的绘制。实验结果表明,该方法能够简单快速地实现符合用户输入意图的三维形体建模。     

手绘草图的在线分段识别

提出了一种在线手绘草图快速分段识别方法。先对草绘笔划进行平滑预处理,以减少噪声干扰和冗余点的数目;然后利用草绘笔划的动静态特性,以及用户的草绘习惯等特性找出笔划的关键分段点,将笔划分为多个笔划子段;最后利用基于二次曲线的方法对笔划子段进行分段识别和特征参数计算,并通过构造面向对象的图形数据结构对识别出的几何图元进行重构。实例表明,该方法具有较好的识别能力和系统稳定性,能够应用于二维概念草图的快速表达,以及后续三维草绘建模的特征笔划智能识别过程中。     

花卉植物形态与生长可视化仿真研究

花卉植物形态结构复杂,叶片、花瓣等组织器官的可视化建模和生长仿真成为虚拟花卉的研究瓶颈。基于花卉图像和植物生态学,提出一种通用的草本花卉形态结构建模和生长可视化仿真算法。结合花卉图像信息和双三次Bezier曲面模拟组织器官的形态,利用定义的花卉植物拓扑结构建立单株花卉。为了忠于植物生长特性,采用Logistic方程模拟叶片和花瓣的生长过程。通过郁金香、石竹、茉莉等多种代表性草本花卉植物验证了算法的有效性,模拟的花卉逼真自然。     

计算机支持的智能草图技术研究及实现

首先论述了作为CAD技术当前研究前沿的计算机支持的智能草图技术研究现状。构建出智能草图的技术体系,包括基于单笔划的自然手势界面,徒手草图输入,草图识别与基于草图的几何建模。最后给出基于著名几何造型核心ACIS开发的智能草图工具原型系统ISID,它具有一个支持笔输入的用户界面,并能和典型的CAD系统实现集成。初步应用证明该系统具有很强的实用性和可扩展性。     

深度学习在花卉养护技术中的应用

针对花卉养护过程中,由于人们缺乏专业的养护技术,花卉的养护难度大、成本高的问题,本文提出了一种基于深度学习的图像分类技术实现花卉的全自动化养护方法.因花卉的生长状况往往受诸多因素影响,仅依靠对花卉生长状况图像的分类容易对花卉的生长状况作出错误的判断,因此该方法设计了一种由花卉图像特征和生长环境参数组成的两个输入通道的卷积神经网络实现花卉生长状态的自动识别.实验表明,该方法可以提高花卉生长状况的识别准确率,从而可提高花卉的自动化养护技术水平.     

基于曲率分析的三次Bezier曲线采样方法的研究

针对三维建模过程中数据量大的缺点,提出一种简单的基于曲率分析的三次Bezier曲线采样方法。该方法采用每个分段的三次Bezier曲线的特征点和该段曲率半径的极小值作为采样密度的判断标准,曲线采样主要分为多层轮廓和单一轮廓两种情况,对于多层轮廓,采样密度涉及到的因素有曲线特征点,曲率半径极小值,轮廓之间的间距,曲线的长度。而对于单一轮廓,采样密度涉及到的因素有曲线特征点,曲率半径极小值,曲线的长度。通过以上因素,计算出采样点的数目。实验结果证明,提出的方法可行有效,可用于三维建模的数据点采样。     

基于支持向量回归机的三维人脸建模方法研究

提出一种新的三维人脸建模方法,该方法首先运用双目立体视觉原理从不同角度获得人脸的两张照片,在一张照片上选定特征点,通过匹配在另一张照片上得到对应的特征点,然后从空间立体几何知识出发,根据两张照片上特征点的坐标以及拍摄时的参数,计算其三维坐标,利用支持向量回归机(SVR)对其进行回归预测建模,最后经纹理贴图,得到具有纹理特征的特定三维人脸模型。仿真实验结果表明,该方法获得的三维人脸模型较为逼真。     

基于无线传感网的温室花卉自适应调控系统

针对传统温室控制系统大多只是简单地采集环境参数如空气温湿度,并且缺乏长期评估和有效反馈机制的问题,文章提出了一种基于无线传感网的温室花卉自适应调控方法,并实现了一个综合传感、决策、执行反馈的软硬件系统。为此,系统中设计了基于Zigbee的传感器节点模块、传输网关和控制指令集。传感器节点模块可以灵活地布置并实时可靠的传输数据。中间件系统则通过控制指令集接收传感数据和发送反馈控制指令。上层应用管理软件可以实时查看花卉、温室和设备的实时状态以及各种参数。运行结果表明,本系统可以实时采集温室温湿度,并结合专家规则通过中间件系统对花卉生长环境进行有效的评估和精准的反馈调控,达到了在降低温室花卉培育成本的同时,也提高了高端花卉培育成功率的目的。