基于四元素插值的空间曲线边界约束变形方法

曲线形状的变形技术在计算机动画和产品造型设计中有着重要的应用。以单位球面四元素插值为基础建立非线性的局部变换,通过在中间帧重构方程引进边界控制条件,提出了具有边界约束的空间曲线和平面曲线形状的变形方法。该方法在曲线形状渐变序列中具有保周长的线性变化,适合一般曲线的渐变和骨架行走的特征。还给出了建立渐变序列的边界曲线算法,通过实例说明了造型和编辑边界曲线能得到良好的拼接效果。实验表明,该算法在空间曲线变形中具有良好的视觉效果和应用前景,算法具有简易性和统一性。     

运动学在游戏架构中的物理建模及应用

游戏架构中的三维人体动画制作一直是动画设计领域中一个具有挑战性的课题.针对如何使人体动画更加拟人化的问题,提出了运用正向、反向运动学的基本原理进行物理建模,并将其应用到三维人体动画制作中;利用人体骨骼仿真系统进行了人体行走的模拟实验,实验以捕获的真实人体运动为素材,将其转换成人体骨骼模型的运动;再对人体模型运动进行编辑;然后将其重定向到新的人体角色.实验结果表明:此方法不仅保留了原始运动的运动属性,而且还提高了动画运动的逼真性.     

渐进迭代逼近方法在曲线变形上的应用

目的 随着几何造型、计算机动画等领域的快速发展,曲线的自由变形技术在近年来受到了广泛的关注。为了获得更多有趣、逼真的变形效果,提出基于渐进迭代逼近与主顶点方法的曲线局部变形算法。方法 给定数据点集,首先采用渐进迭代逼近方法或是基于最小二乘的渐进迭代逼近方法产生待变形曲线;其次对待变形区域使用延拓准则,基于主顶点方法与待变形曲线的形状信息选取控制顶点进行调整;最后对调整后的控制顶点运用局部渐进迭代逼近方法生成逼近曲线,得到期望的变形效果。结果 此变形操作借助于局部渐进迭代逼近方法,具有较好的灵活性。通过茶壶、面部轮廓、手等数值实例,表明了该方法可以得到良好的变形效果。进一步地,借助于叠加变形还可以得到整体的、周期的、伸缩的等各类更加丰富的变形效果。结论 本文研究渐进迭代逼近在曲线变形上的应用,将主顶点方法引入曲线的变形之中,把两者相结合提出了基于渐进迭代逼近与主顶点方法的曲线局部变形算法。该算法不仅具备渐进迭代逼近方法的收敛稳定性,且借助于主顶点方法,可以得到较好的变形效果。该方法适用于曲线的局部变形,丰富了曲线的变形效果。     

特征点提取及图像变形在语音动画中的应用

使用改进的基于图像库方法HMM方法进行人脸语音动画合成过程中,为了保证结果视频流的平滑真实,在相应音素的图像帧之间进行插值产生中间帧就成为语音动画中十分重要的部分.该文介绍了从相应语音的图像帧中提取特征区域进而对其中的特征点进行定位,从而将特征区域根据需要进行划分并在前后对应音素的图像帧中进行变形进而得到流畅自然的语音动画效果的工作模块.     

自由曲线在参数化设计中的应用

对与自由曲线有关的几何约束种类进行比较全面地研究,讨论了自由曲线应用到参数化设计系统中后几何约束的求解问题,提出可以用基于图的自由度分析方法对几何约束问题进行分解,介绍了简单凝聚模式下有关自由曲线几何约束的凝聚计算问题.     

新型动态变弧长模型在接地弧光中的应用研究

针对配电网中单相接地故障引发的间歇性弧光电弧模型准确度欠佳的问题,在传统电弧模型和弧隙能量平衡原理的基础上,提出了一种Cassie-Mayr综合动态电弧模型.以建立的电弧时间常数和弧长变量作为模型的动态依据,综合运用Mayr和Cassie经典模型的特点,实现了综合电弧模型在高、低阻跨越过程中准确度的提升.将综合动态模型...     

Optotrak系统在风洞模型变形与姿态测量中的应用研究

风洞试验中模型的变形量与空间姿态角是非常重要的参数,变形量可用于CFD修正,而模型姿态角的准确度直接影响到试验数据的质量和特性.为了准确获取这些参数,介绍了一种基于三线阵CCD交汇原理的光学测量设备——Optotrak系统,以及应用该系统开展的测量试验技术.通过在沿翼展方向的多个剖面上安装Marker点,获取模型在不同...     

遗传算法在丁二酸发酵动力学模型中的应用

丁二酸是一种重要的化工原料,应用领域广泛。现阶段有关丁二酸发酵的研究重点集中在菌种选育和发酵工艺改良,而丁二酸发酵过程的模型化研究可以为工艺放大提供必要的基础数据。在对文献中已有的丁二酸发酵过程动力学模型做进一步探讨的基础上,对模型的结构做适当调整,并将遗传算法应用于该动力学模型的参数优化。结果表明,遗传算法能进一步提高模型计算值与丁二酸发酵实验测量值的吻合程度,可以有效地解决发酵动力学模型这类复杂的非线性函数的参数优化问题,优于单纯形法。遗传算法进行参数优化得到的动力学模型能较好地模拟丁二酸发酵过程。     

基于OpenCV的圆心定位在地铁隧道变形监测中的应用

为了满足复杂背景下计算机视觉检测目标高定位精度和快速提取的要求,研究了应用于地铁隧道变形监测的圆心定位技术。以OpenCV为图像开发库,通过对采集的圆形标志光源图像设置感兴趣区域、双边滤波、图像增强、边缘检测、目标识别和圆心拟合处理,计算出目标几何中心坐标,从而实现目标定位。实验结果表明：在5m拍摄距离、标定值在10mm之内时,检测误差小于0．1mm。检测精度满足变形监测系统的单点测量精度要求。     

五次Hermite曲线在电缆路径设计中的应用研究

利用五次Hermite曲线建立了满足电缆路径曲线段边界约束的数学模型,通过最小化Hermite曲线的近似应变能,保证了生成的路径曲线具有较佳光顺性,尽可能避免了多余的环圈和尖点等奇异现象,推导了计算路径曲线段最优参数的解析公式。进一步分析计算了路径曲线段的最小曲率半径,为电缆的最大直径阀值估算提供理论依据。     

样条曲线的参数化变形方法

提出一种曲线在几何约束下发生整体变形,且约束能够被精确满足的计算曲线变形的方法,该方法被称为参数化变形,位移曲线被定义为变形后曲线的表达式与变形前曲线的表达式之差所表示的曲线,对传统能量法进行改进,提出对位移曲线的能量在线性约束下求最小的方法,得到了精确的变形计算公式,以此公式为基础,提出在非线性约束情况下曲线变形的计算方法,文中提出的参数化变形的计算方法可用于二维参数化设计模型中。     

基于NURBS权因子调整的FFD直接操作

FFD（Free-Form Deformation）是计算机动画和变形中最重要的方法之一。FFD的直接操作为变形提供了更直观更方便的控制手段。该文用约束优化方法，通过调整张量积网格控制点对应的权因子，解决基于NURBS的FFD直接操作问题，给出了变形物体在单点约束下FFD直接操作的解，使变形后的物体通过给定的目标点。该方法计算简便，易于实现。文中给出的变形实例也表明，变形结果比较自然。     

基于骨架关节点约束的交互式局部变形

利用广义元球变形技术,提出一种基于骨架关节点约束的交互式局部变形方法。该方法提取多边形网格模型的骨架关节点并结合模型骨架图结构确定骨架关节点对应的局部区域,计算三维网格点到骨架节点的欧式距离,将约束区域的最大欧氏距离作为约束半径,得到各骨架节点对应的势函数值,通过控制骨架节点的空间位置给出三角形面片点的新坐标位置。实验结果表明,该方法有效保持多边形网络模型的局部特征,并确保了模型变形的直观性和高效性。     

Regression modeling of motion with endpoint constraints

A statistical model is described for the prediction of reaching motions using motion capture data on a variety of individuals performing reaches to a range of targets. The modeling approach allows for various inputs such as the stature, age and the location of the target to be specified and then computes the predicted trajectories of the kinematic chains of body markers necessary to place an object exactly at the specified target. Functional regression methods for modeling time‐varying angles and other quantities as well as trajectories are described. A new parameterization of posture is described that facilitates the satisfaction of specific endpoints such as placing an object at a target. The methodology is illustrated with an application to two‐handed standing lifts. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

数字皮影动画脚本的研究与应用

为简化数字皮影动画的制作流程,提高数字皮影作品的交互性,降低数字皮影实时表演的难度,对皮影常见角色及动作进行了抽象、分类,提出一种针对特定类型的通用的骨骼模型。基于反向动力学,设计了一套描述皮影骨骼动画的脚本。该脚本通过对骨骼位置与旋转属性的控制定义皮影角色的基本动作,并通过对基本动作的叠加实现复杂动作。脚本对动作的定义基于骨骼模型而非具体角色,具有通用性。最后通过实验证明了脚本的有效性。     

计算机动画中人体建模与皮肤变形技术的研究现状与展望

人体动画制作技术是计算机动画领域内的研究热点和难点。在制作真实感人体动画时,除了有真实的人体运动和灵活的运动控制方法外,还需要有逼真的人体造型和皮肤变形效果。为了使计算机动画研究领域的研究人员对当前各种人体建模与皮肤变形技术有较全面的了解,对计算机动画中的真实感人体建模与皮肤变形技术进行了较为全面的阐述,将现有的方法分为三大类:基于面模型的方法、基于体模型的方法和基于层次式模型的方法,并分析和比较了这些方法的优缺点。在回顾了现有的人体建模与变形技术的基础上指出,3维扫描技术的发展使人体建模和皮肤变形的研究面临新的契机。如何充分利用基于扫描技术建模的优点,并结合层次式建模与变形方法的灵活性的特点,创作出高度真实感的人体皮肤模型及其变形效果,是未来研究的重要方向。     

基于权因子调整的NURBS曲线形状修改算法及其在人脸建模中的应用

提出了一种修改NURBS曲线形状的新算法．该算法运用约束优化方法,通过调整原始曲线的多个控制顶点的权因子,使得修改后的曲线更加自然地通过给定的目标点,推导出了用于计算新权因子的3变量线性方程组,并在此基础上,针对人脸建模中的具体问题,设计了一种基于NURBS曲线形状调整的人脸轮廓线编辑算法,实验结果表明了该算法的有效性。     

基于四面体坐标系的三维变形方法及应用

为了直观、精确地控制模型的形变,提出一种基于自定义四面体坐标系的三维变形计算方法.首先从几何上给出四面体坐标系的定义,阐述并证明了其关于几何变换的一些性质,使得拓扑变形易于实现,并可应用在三维变形技术中;然后描述了基于四面体坐标系的2种三维变形算法:嵌入式变形与基于特征的精确变形算法.通过多个变形实例结果证明,该方法能够有效地实现物体的变形以及物体间的渐变.     

Application of the general elimination method in robot kinematics

A general method for solving the robot inverse kinematics problem is presented. The method is based upon the general elimination method to obtain the equivalent system of equations which are triangularized and the solutions of the inverse kinematics problem can be solved by backsubstitutions.     

Computer animation of human walking: a survey

This paper surveys the set of techniques developed in computer graphics for animating human walking. First we focus on the evolution from purely kinematic ‘knowledge‐based’ methods to approaches that incorporate dynamic constraints or use dynamic simulations to generate motion. Then we review the recent advances in motion editing that enable the control of complex animations by interactively blending and tuning synthetic or captured motions. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.