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.     

基于参数化混合元球体表示的高分辨率DTI纤维丛可视化

为了克服传统DTI可视化技术存在计算空间大、信息丢失等问题,提出一种基于Perfect Spatial Hashing稀 疏数据压缩方法的高分辨率DTI纤维从可视化方法.将流场可视化中的streamball表示改进为沿着积分曲线布局的可参数化混合元球体,并将这种参数化混合元球体表示规范为一个高分辨率的稀疏三维密度场;进而采用PerfectSpatial Hashing稀疏数据压缩方法压缩该密度场,在保持数据高精度的同时提供了数据的高效随机访问特性.实验结果表明,采用文中方法得到的可视化结果不仅能清晰地揭示组织结构的连通性,还能展示局部张量细节信息.用户只需简单地改变等值面参数就可实时观察可视化结果.     

元球绘制的光亮度加权平均法

元球造型是一种隐函数曲面造型技术，它能生成许多传统造型方法无法生成的物体。本文提出了一种元球造型中材料和纹理光滑过渡的新方法－－光亮度加权平均法，从而使用户不仅可对整个元球系统设置材料和纹理，而且可对元球系统中的单个元素独立设置这些属性。即使把元球离散为多边形，该方法仍然适用。实验表明，新方法能生成许多传统方法无法生成的效果。     

空间采样点的隐式曲面表示与优化

基于元球隐式曲面表示,提出一个对给定3维物体表面采样数据进行自动曲面重建的方法。首先由空间采样点获取它们的球逼近表示;然后使用这些球作为元球的初始估计,构造出一张初始的元球隐式曲面;最后通过一个能量优化过程调整每个元球的形状参数,得到最终的隐式曲面。球的位置与形状的有效估计和局部支撑的元球核函数的使用极大地加速了曲面优化过程。实验结果表明该方法是有效而实用的。     

虚拟人物实时毛发动画

提出了一个基于晶格的机械变形方法。晶格被作为一个粒子系统采用数学方法变形，毛发采用2次B样条插值方法绘制。用元球模型处理毛发和身体表面之间碰撞。发型机械模型具有很高的实时性能和通用性，可以用来模拟各种复杂发型。模型可达到各种绘制背景下准确性和计算速度之间的最佳折中。     

实时毛发建模和动画

提出了基于3D晶格的毛发机械模型和机械变形方法,表现毛发串的体行为,晶格被作为粒子系统采用数学计算变形.毛发机械模型被作为与晶格模型中的各单独头发串片段弹性相关的一系列线性黏弹性晶格弹簧定义.发型足以快速实时表现,同时保留了毛发的特定行为,获得足够的多样性模拟各种复杂发型.用多项式元球模型处理毛发和身体表面之间碰撞.毛发模型具有很高的实时性能和通用性,可达到准确性和计算速度之间的最佳折中.     

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.     

管状组织的中轴-元球造型方法

传统的医学体数据造型方法往往局限于将体数据表达为镶嵌在轮廓线族中的三角片集合,或者是简单的三维体元阵列.实际上,生物体的结构相当复杂,采用这些简单的造型方法显然不能适应绘制的要求.文章探讨了适用于气管、血管等管状、多分枝结构的造型方法,采用离散的中轴点表达分枝的拓扑结构,结合基于元球（metaball）的隐式曲面造型方法构造管状组织的模型.这种造型方法不仅可以使管状组织复杂的拓扑结构得以保留,而且保证了分枝之间连接的光滑性.     

加速基于元球的物体变形方法

为了加速三维物体的变形过程,提出一种基于组件的新方法计算元球的边界体.把每个元球的边界体值存放在数组中,通过查询边界体数组,可以快速求出变形空间内任意一点的影响组件,并计算影响组件的骨架中心到该点的距离以及影响组件相对于该点的所有势函数之和,然后采用移动立方体算法将该点的势函数值与阈值比较,得出变形物体表面顶点的空间坐标值和该顶点的单位法向量.利用OpenGL实现变形物体的绘制过程.