《基于层次B-样条的网格模型变形技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于层次B-样条的网格模型变形技术研究（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于层次B-样条的网格模型变形技术研究答辩人：周廷方指导老师：彭群生 教授冯结青 教授2005年1月21日硕士毕业论文开题报告1浙江大学CAD&CG国家重点实验室提纲o工作简介o研究思路及创新点o具体实现过程o实验结果示例o工作总结及未来工作展望o参考文献2浙江大学CAD&CG国家重点实验室工作简介o研究背景及意义n空间变形是几何造型和计算机动画中一种重要的几何外 形编辑和柔性物体动画生成技术。n自80 年代以来，此领域已经取得了大量的科研成果，许 多算法已经作为几何造型和计算机动画系统的一部分n为用户提供了便利，显著的提高了工作效率。o相关工作介绍nBarr 1提出的整体和局部变形方法实现高
2、效，但是缺 乏直观的交互手段 nSederberg2 和Parry 提出了自由变形方法 nKobbelt8等提出了一种通过解约束的薄板能量最小方 程来达到低分辨率上变形的目的 nYu11等提出了一种基于泊松方程的网格编辑方法 3浙江大学CAD&CG国家重点实验室研究思路及创新点o操作直观方便，无论对整体变形还是局部变 形，都能取得可控、可靠的变形效果 o易于与已有的处理框架合成，因此须采用B 样条形式o对任意类型的三角网格模型，都能取得满意 的变形效果o变形步骤n1、选取编辑区域，2、B-样条拟合，3、 attach，4、编辑B-样条控制网格4浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程编辑区域
3、选取o依次选取四个角点o计算dijkstra最短路径 o选取种子点o确定编辑区域5浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程参数化选取区域o固定边界的调和映射参数化o优点：计算简单，速度快初始网格模型 选取编辑区域 参数化后纹理映射 6浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程单层B-样条曲面拟合o参数域均匀采样，反求网格模型上对应点o低次B-样条光顺拟合均匀点阵n得到光顺的基曲面n优化控制网格形状，以利交互操作o引入位置偏离权因子和曲面光顺权因子7浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程单层B-样条曲面拟合原始模型单层B-样条拟合拟合B-样条曲面原始模型拟合B-样条曲面8浙江大学CAD&C
4、G国家重点实验室实现过程计算模型顶点局部坐标o该局部坐标相对B-样条曲面o视为模型的内在几何特征o由5个分量构成，计算步骤：n由P点参数坐标计算Q点n计算Q点u，v方向切向n建立局部坐标系n局部坐标Q点参数（u，v） p点在局部坐标系中坐标（Qx,Qy,Qz）9浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程编辑B-样条控制顶点o编辑B-样条控制网格以编辑B-样条曲面o编辑后B-样条曲面先前计算局部坐标编辑后模型o编辑B-样条控制顶点平移o编辑B-样条控制网格平移、旋转、缩放带纹理平面 平移控制网格 旋转控制网格 缩放控制网格 10浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程直接操纵模型顶点o操作直接
5、方便o变形光滑o思路：假设部分模型网格 顶点位置发生改变，由最小 二乘法计算达到这种改变 所需的相应的B-样条控制 网格改变量模型上红圈内顶点直接 操纵过的顶点控制网格上红色顶点由 最小二乘法计算发生改变 的B-样条控制网格点11浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程多层B-样条拟合o节点插入算法得到加密 一倍的控制网格o用密一倍的B-样条逼近 当前的逼近误差o将二者相加多层B-样 条拟合o重复以上步骤。12浙江大学CAD&CG国家重点实验室实现过程多层B-样条拟合单层B样条拟合 多层B样条拟合 单层拟合的B样条曲面 多层拟合的B样条曲面 原始模型 13浙江大学CAD&CG国家重点实验室实
6、验结果示例一B样条控制网格，红色顶点表示 达到右图变形结果所移动的控制顶点 移动B样条控制顶点 整体变形结果 原始模型 14浙江大学CAD&CG国家重点实验室实验结果示例二移动B样条控制顶点的局部变形结果 B样条控制网格，红色顶点表示达到 上图变形结果所移动的控制顶点 15浙江大学CAD&CG国家重点实验室实验结果示例三多层B样条 层次变形结果 平面模型 原始网格模型 层次变形后结果 16浙江大学CAD&CG国家重点实验室工作总结及未来工作展望o工作总结n与已有的自由变形方法相比，本文框架提供的操作直观 方便 n无论对整体变形还是局部变形，都能取得可控、可靠的 变形结果 n采用B样条形式易于与
7、已有的处理框架合成 o未来工作展望n研究B样条曲面动态重构算法 n考虑使用最近点算法（ICP）来计算局部坐标 n变形后对网格进行重采样 17浙江大学CAD&CG国家重点实验室Demo18浙江大学CAD&CG国家重点实验室参考文献o1 Barr A. H. Global and Local Deformation of Solid Primitives. Computer Graphics, 1984, 18(3): 2130.o2 Sederberg T W, Parry S R. Free-Form Deformation of Solid Geometric Models. In proc
8、eedings of SIGGRAPH 1986, 2130.o3 Coquillart S. Extended Free-Form Deformation: A Sculpturing Tool for 3D Geometric Modeling. Computer Graphics, 1990, 24(4):187193.o4 MacCracken R, Joy K I. Free-Form Deformation with Lattices of Arbitrary Topology. Computer Graphics, 1996, 30: 181189.o5 Bechmann D,
9、Bertrand Y, Thery S. Continuous free form deformation. Computer Networks and ISDN System, 1997, 29:17151725.o6 Feng J Q, Ma L Z, Peng Q S. A New Free-Form Deformation through the Control of Parametric Surfaces. Computer & Graphics,1996, 20(4): 531539.o7 Singh K, Fiume E. Wires: a geometric deformati
10、on technique. In proceedings of ACM SIGGRAPH 1998, 405414.o8 Kobbelt, L., Campagna, S., Vorsatz, J., and Seidel, H.-P. 1998. Interactive multi-resolution modeling on arbitrary meshes. In Proc. SIGGRAPH98, 105114.o9 Alexa, M., Cohen-OR, D., and Levin, D. 2000. As-rigid-as-possible shape interpolation
11、. In Proceedings of SIGGRAPH 2000 Conference, 157164.o10 Sorkine, O., Cohen-OR, D., Lipman, Y., Alexia, M., Rossl, C., and Seidel, H.-P. 2004. Laplacian surface editing. Tech. rep., March 2004.o11 Yu, Y., Zhou, K., Xu, D., Shi, X., Bao, H., Guo, B., and Shum, H.-Y. 2004. Mesh editing with poisson-ba
12、sed gradient field manipulation. In Proceedings of ACM SIGGRAPH 2004.o12 MS Floater. Parameterization and smooth approximation of surface triangulations. Computer Aided Geometric Design, 14:231250, 1997.o13 S. Lee, G. Wolberg, and SY Shin. Scattered data interpolation with multilevel B-splines. IEEE
13、 Transactions on Visualization and Computer Graphics, 3(3):228244, 1997.o14 Hu Shi-Min, Zhang Hui, Tai Chiew-Lan, Sun Jia-Guang. Direct Manipulation of FFD: Efficient Explicit Solutions and Decomposible Multiple Point Constraints. The Visual Computers, 2001, 17(6): 370379.o15 Xie, Z,. Farin G. Deformation with hierarchical B-Splines. Mathematical Methods for Curves and Surfaces: Olso 2000, 545-554, Vanderbilt University, Nashville, TN, USA.19浙江大学CAD&CG国家重点实验室
