基于时变纹元的真实感草地枯萎模拟

对表示复杂自然物体的纹元(texel)方法进行扩展,提出时变纹元的概念,以模拟草叶、毛发等自然物体随时间而变化的真实感效果.时变纹元内存储着自然物体随时间变化的纹元数据,从而可用于构建时变三维数据场,实现物体时变效果的模拟.采用一种纹元变形算法来生成时变纹元,该算法首先将基本纹元结构转化为点模型,然后对点模型进行动态模拟来生成时变数据,再将时变的点模型数据进行转化而得到时变纹元结构.运用时变纹元方法实现了草地随时间逐渐枯萎效果的真实感模拟.为了能够模拟草地枯萎变化过程中真实的形态、材质变化,基于物理学以及生物学原理构建了物理-生物模型来指导草地点模型的动态变化模拟,同时生成草地时变纹元.将所生成的草地时变纹元重复性地映射在地形网格上,就可以实现大规模草地场景枯萎效果的模拟.另外,在时变纹元映射过程中还应用了混合叠加算法来增加草地多样性,并运用LOD算法来提高绘制效率.实验结果表明,采用时变纹元方法可以成功实现草地时变效果的真实感模拟.

卡通化图像和视频的毛发纹理生成与替换

低成本卡通制作中的图像和视频通常缺乏对动物角色毛发效果的表现,为了能对已有图像及视频中的动物角色进行处理,为其增添具备真实感的毛发效果,提出一种毛发风格化算法——卡通化毛发纹理算法.针对卡通中的动物角色合成毛发纹理并进行替换,分为图像应用及视频应用2个部分.在图像替换时,对要进行风格化处理的目标区域进行图像结构分析,以获取覆盖目标区域的三角网格,再生成毛发纹元并映射于网格之上,通过绘制纹元来生成具备真实感的毛发效果;在进行视频替换时,提取视频关键帧并基于图像应用算法生成相应的卡通化毛发纹理进行图像替换,之后根据关键帧的替换结果指导整个视频的替换.为了获取随时间变化的图像关键帧目标区域,采用SIFT算法计算特征点在时间轴上的匹配;为了快速合成卡通化毛发纹理,采用基于GPU的光线行进算法加速毛发纹元的体绘制过程.实验结果表明,文中算法可成功地对已有图像及视频的动物角色添加具备真实感的毛发效果.