一种基于手绘草图的三维建模方法研究

研究一种基于手绘草图进行三维建模的方法。将用户界面分为手势区、轮廓区、控制区、信息提示区等。根据手势区输入的手势以及控制区输入的控制信息,对轮廓区输入的二维信息构建三维模型。采用模板匹配的方法识别用户手势,采用容差环的方法识别用户输入的物体轮廓,根据生成的三维数据之间的分层信息构建物体表面三角网格,对物体进行三维建模。     

基于手绘草图的交互式发型生成方法

发型的真实感和交互性之间的有效折衷是发型建模面临的一个重要问题.提出了一种交互式发型建模方法,使得用户可以通过交互操作处理发型的整体和局部特性.利用基于矢量场的发型建模方法来生成发型的整体形状.用户可通过三类不同的发型曲线所生成的约束来交互控制发型生成.利用发束模型表示发型并定义了若干基于发束的编辑操作使得用户可以交互控制发型的局部细节.实验结果表明,该方法在保证发型真实感的基础上提高了交互性和实时性.     

基于手绘草图的三维CAD系统

Post-IMP界面是下一代用户界面的主要范式。该文研究并实现了一种新型的基于笔的手绘草图三维CAD系统。实现手绘草图三维CAD系统的关键是设计一个自然、合理、高效的草图语义表达与获取框架,它要着眼于解决用户在做什么和在哪里做这两方面的问题。该文详细地讨论了草图语义表达和获取框架的设计思路及实现方法,并开发出一个原型系统,该系统以一支手写笔和一块手写板为交互输入设备,能够较自然高效地进行一些复杂的三维实体和三维场景设计。     

采用手绘曲线的交互式发型生成方法

将矢量场发型生成方法和手绘曲线交互相结合,提出一种交互式发型生成方法.该方法将发型曲线和发型编辑笔画作为矢量场生成的约束条件,使用户可利用手绘曲线来生成或编辑不同的发型,为发型生成提供了交互手段;同时,采用插值方法对空间矢量场计算进行了简化,确保了交互式发型生成的实时性.实验结果表明:文中方法可满足多种发型交互生成的需要.     

使用几何特征与隐Markov模型的手绘笔画图元分解

图元分解是笔交互的关键环节.提出一种将几何特征和隐马尔可夫模型HMM(hidden Markov model)结合的笔画图元分解方法.该方法采用4种关键几何特征来描述笔画的局部几何信息,并通过HMM结构对绘制上下文的建模来描述笔画的全局几何特性,进而利用全局搜索与最佳匹配实现在尽可能不丢失笔画几何信息的前提下对数据进行最大限度的压缩,可在保证系统计算效率的前提下同时完成分割点的查找与图元类型的判定.实验结果表明了该方法的有效性.     

在线手绘草图识别中的用户建模方法

提出了一种在线手绘草图识别的用户建模方法。该方法首先利用用户输入笔划的速率和曲率特性进行笔划特征点抽取和笔划分段,从而将用户的输入草图分解成基本图元表示;进而,利用决策树收集和记录用户输入草图的时序信息,实现对复杂手绘草图的用户建模和在线识别,并通过对用户输入模式使用频率的统计实现对用户模型的动态管理和更新。实验表明:该方法不仅能显著提高复杂图形的识别效率,而且具有在线训练能力。     

隐式曲面上两相图像分割的变分水平集方法

在平面图像分割的Chan-Vese模型基础上,提出隐式曲面上两相图像分割模型。用静态水平集函数的零水平集表达图像所在的闭合曲面,用另一动态水平集函数的零水平集与静态水平集函数零水平集的交线表达静态曲面上图像分割的动态轮廓线。所研究模型的能量泛函的数据项即为曲面上两分割区域的图像强度与对应区域平均图像强度的差的平方,其轮廓线长度项为两水平集函数的零水平集交线的长度。为避免动态水平集函数的重新初始化,在能量泛函中引入水平集函数为符号距离函数的约束惩罚项。通过变分方法得到图像分割空间轮廓线演化的梯度降方程。通过显式差分格式对演化方程进行离散。实验结果表明,该模型能有效实现复杂封闭曲面上图像的两相分割。     

隐式曲面在三维植物建模中的应用研究综述

分别从BlobTree结构、融合、精确接触造型、具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面和植物表面纹理等方面,介绍并分析了隐式曲面在三维植物建模中的基本思想和关键技术,并对应用隐式曲面得到三维模型的可视化方法进行了总结。最后对这一研究课题进一步的发展趋势进行了讨论。     

隐式曲面／参数曲面的求交算法

本文介绍了一种实用有效的隐式曲面／参数曲面求交算法。算法主要分为两部分：特征初始点的求取和单调段的跟踪。解双变量多项式方程求解特征初始点。跟踪在三维空间进行，易于控制跟踪步长和离散交点对交线的逼近精度。算法不离散参数曲面，不漏交。     

基于手绘轮廓的3维服饰模型生成

为了满足虚拟角色交互式服饰设计的需要,提出了一种基于手绘轮廓的3维服饰模型生成方法,该方法的主要特点在于以下3个方面：一是通过限定距离场的方向(仅考虑z轴方向)来建立3维人体模型的参考模型,从而简化了距离场计算;二是利用手绘服饰轮廓与人体投影轮廓间的相对位置关系来生成服饰网格,以实现2维草图向3维服饰的有效映射;三是根据服饰网格点与人体模型上网格点间的对应关系来生成3维服饰模型,确保了服饰宽松部分的有效生成。实验结果表明,该方法能够从2维服饰轮廓实时生成符合人体表面形状的3维服饰模型。     

采用草绘轮廓的3维人脸建模方法

为方便用户进行3维人脸形状设计,提出一种基于手绘轮廓的3维人脸建模方法。该方法的主要特点在于,一方面,引用姿态估计技术对人脸草图进行解析,将用户绘制的侧视人脸草图转换成对应的正视人脸草图,可支持用户选择多个视角绘制人脸;另一方面,采用多层映射机制建立人脸草图特征点与3维人脸特征点之间的一一对应关系,由对应特征点之间的形变量来控制生成3维人脸,保证草图笔画的几何形状信息能有效映射到3维模型中。实验结果表明,文中方法能快速生成形状新颖的特定人脸,可有效支持用户进行3维人脸形状的手绘建模。     

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。     

基于手绘输入理解的智能3D几何建模系统

近年来,图形学领域已经开发了大量的3D建模和可视化工具,但是这些工具的界面往往过于复杂,制约了设计人员的创造性工作,也进一步限制了这些工具为普遍用户所使用。事实上,理想的3D建模工具应该提供给用户以尽可能自然、简单的操作,例如基于电子笔的草图输入,而且随着移动设备的发展,也使之成为图形学中更有前景的研究方向。文章论述了当前支持手绘的建模技术的研究现状,并提出了一个更加智能化的多模块建模体系,突出了交互技术、智能理解和高质量的可视化输出技术的结合;而且针对手绘输入的不明确性,着重分析了图形数据的基于特性的语义描述,提出了智能的逻辑推理模型,并进一步描述了下一代融合自然输入、逻辑推理与虚拟显示于一体的智能图形建模系统的实现。预测了人工智能技术与CA D技术的结合将是未来图形学领域发展的主要方向之一。     

草绘3维人体建模的模板形变方法

目的 采用草绘交互方式直接构造3维人体模型是当前人体建模研究的重要课题之一.提出一种草绘3维人体建模的模板形变方法.方法 针对输入的草图,首先,采用关节点定位方法获取草图中的人体关节点,根据人体结构学约束识别人体骨架结构,通过解析人体轮廓草图获取人体草图特征;其次,通过骨架模板和外观轮廓模板形变,将草图特征映射到3维人体模型,实现3维人体建模.结果 草图解析方法能有效提取草图特征,通过模板形变方法生成3维人体模型,并在模型上保持草图特征;能适应不同用户的绘制习惯,且生成的3维人体模型可用于人体动画设计.结论 提出一种草绘3维人体建模的模板形变方法,支持用户采用草绘方式进行3维人体模型设计,方法具有良好的用户适应性,对3维动画创作具有重要意义.     

反射图建模的表面重建算法

提出一种利用单幅图像的灰度估计表面形状的方法．对于一幅图像，使用单隐层小波神经网络建立非线性反射图函数模型，通过神经网络的训练最小化误差函数得到网络权值．利用变分法得到景物最终表面高度值，并引入分级实现降低计算量．以此模型为基础。不再需要预知光源参数．实验结果表明了该方法的有效性，且其在恢复精度上有所提高．     

基于骨架的隐曲面造型技术

为实现光滑物体的参数化特征造型，对巳有的基于骨架的隐曲面造型技术做了两项改进：（1）提出一个不同于传统的欧几里得距离定义的点到一般凸集骨架距离定义，使得基于点到骨架距离定义的一般凸集骨架所张成的曲面保留了点骨架所张成曲面-球面的所有特性，特别是曲面的高度光滑性和曲面的骨架表示的高度抽象性；（2）提出一种骨架生成场的融合方法，即累乘各个骨架生成场，与传统的融合方法相比，这种融合方法具有更好的融合特性。     

基于StudioTools车身建模技术研究

探讨了在AutoStudio环境中利用设计师的二维概念草图采创建车身的3D模型,同时描述了车身A级曲面以及它对生成曲线曲面的光顺性、连续性的要求。并通过实例说明创建高质量模型的一般过程,深入剖析了建模过程中一些关键性的技术问题及其解决方法,为简化传统车身设计过程、优化设计方案、缩短车身开发周期提供了新方法,对车身的设计创新有指导和参考意义。     

三次B样条曲线骨架卷积曲面造型

提出一种基于B样条曲线降阶的三次B样条曲线骨架卷积曲面造型方法．首先通过顶点扰动降阶方法把三次B样条曲线骨架（C^1连续）降阶为C^1连续的二次B样条,然后应用二次B样条曲线骨架的卷积曲面势函数计算方法得到三次B样条曲线骨架的势函数．     

使用二维轮廓线的扩展元球造型技术

提出了一种基于二维轮廓线与超二次曲面型元球模型的造型方法,以实现简单、快速三维模型原型构造.给定一条二维轮廓线,首先使用圆或椭圆去逼近它.然后对每一个圆或椭圆设置第三个维度的参数,能够获得相应的超椭球体型元球.最后混合所有元球的场,并对所有元球的形状参数进行优化,得到一个解析的元球隐式曲面.通过调整元球的位置或形状参数构造出的曲面能够方便地实现形状的修改.模型的不同组成部分可以在不同的投影平面上勾画轮廓线相似地进行设计.该造型方法支持简单的建模操作,如布尔加、减或准扫成体生成,以生成各种复杂形状的模型.此方法能够广泛地应用在计算机图形学或计算机辅助设计领域中的概念设计阶段的原型设计工作中.