3D实用毛笔模型的物理仿真

从水墨画成画机理出发提出一个实用的3D毛笔模型系统,精确模拟毛笔几何形态及运动弯曲等动态交互行为.提出势能-阈值方法以灵活控制毛笔形变的弹塑性转化及扭转程度.采用快速分叉算法,随机生成真实感很强的毛笔分叉效果.结合3D毛笔模型和虚拟宣纸模型设计了水墨扩散传输算法,从而形成完善的水墨成画机制.上述方法可有效仿真艺术创作过程中毛笔的动态变化,实现单笔扩散、多笔次叠加和干笔飞白等数字水墨特效.

涂布方式对柔性硅胶血管制作质量的影响

目的 探究比较不同涂布方法对复杂柔性硅胶血管仿体制作质量的影响。方法 基于个性化前交通动脉瘤模型,采用喷涂和旋涂两种方法,制作多例硅胶血管仿体,定量比较两种方法在制作同一血管结构时的厚度增长、周向均匀以及透光性等指标。结果 旋涂法在血管大曲率、变径位置和直管位置处的厚度控制以及厚度均匀性占优,且具有较好的透光性和表面光滑性。旋涂法厚度相对偏差较喷涂法分别降低8.9%、10.8%和16.9%。结论 现阶段旋涂法在制作硅胶仿体模型时较喷涂法具有厚度均匀性优势和透光性优势,在大血管流体力学体外实验领域具有十分可期的应用前景。

基于力反馈技术的三维模型表面绘制研究

将力反馈技术引入虚拟绘制过程中,提出一种基于力反馈技术的三维模型表面绘制方法。首先分析毛笔在三维绘制过程中的受力和变形,采用弹簧—振子模型建立三维毛笔模型;然后由毛笔碰撞变形后的最小包围球找出碰撞相关点,计算碰撞相关点的平均法矢确定投影平面,通过计算毛笔的变形得出在投影平面上的笔触,将该笔触投影到三维模型表面,同时控制毛笔的受力和运笔路径,叠加笔触获得具有特定书法效果的三维笔道;最后介绍了仿真系统,使用Phantom Desktop力反馈设备在该系统中实现了三维模型表面的绘制。仿真结果表明,该方法再现了三维模型表面绘制的力觉控制过程,增强了绘制过程中的真实感。

中国水墨画的交互式三维建模方法

目前,Marching Cubes算法是一种热门的三维建模方法,然而,对于由中国水墨画的笔画线条所构成的复杂形状,其应用具有一定的局限性.针对生成三维水墨动画这一挑战性课题,提出一种由中国水墨画图像构建对应三维模型的交互式方法.同时,基于该方法,设计实现一个半自动的三维模型构建工具:首先,交互式提取输入的水墨画图像中的笔画;然后通过生成笔画的二维表面网格和三维蒙皮网格输出相应的三维模型;最后,将原有水墨画中的墨色纹理用来渲染生成的三维模型.实验结果表明,该方法适合将二维水墨画图像对象转化为三维模型.此外,生成的三维模型数据符合主流建模及动画软件的格式要求.因此,在三维场景中,该项研究工作除了表现水墨画的墨色效果,也展示出其笔画的造型艺术特征,还可应用于三维水墨动画的制作,提高制作效率.

快速成型模具代替泵轮传统木模制作工艺的研究

传统上核泵叶轮的制造大部分都采用木模铸造的方式,但往往由于木模结构复杂且适应性较差影响叶轮制造精度。文章提出一种用快速成型模具代替泵轮传统木模制作的方法,根据核泵叶轮的结构形式及项目所要求的指标,首先选择一个核泵叶轮,进行三维实体造型,并分析叶轮结构;然后设计模具结构,根据叶轮形状设计模具拆分方式,利用三维软件进行仿真模拟,避免模具结构不合理;找出最优方案之后,利用激光快速成型机,将PSB粉烧结成型;最后用配比好的树脂进行涂刷并固化,最后得到可供铸造使用的树脂模具。

A virtual 3D interactive painting method for Chinese calligraphy and painting based on real-time force feedback technology

本文提出了一种新的基于实时力反馈技术的中国书画三维交互绘制方法。本文通过分析毛笔受力与变形的关系,基于一种弹簧振子模型构建了三维毛笔模型。根据毛笔受力产生的变形计算得到毛笔在绘制平面上形成的2D笔触,并将其实时映射到3D物体表面形成3D笔触,沿着绘制方向叠加3D笔触形成3D笔道。本方法已成功应用于基于实时力反馈技术的虚拟三维交互绘制系统,用户可以通过Phantom Desktop力反馈设备实时绘制三维笔道,从而实现对三维交互绘制过程的有效仿真。