保持几何特征的均值骨架子空间网格变形

骨架子空间网格变形算法(SSD)在许多3D应用程序中被广泛使用,但其预操作烦琐不适合于普通用户,且变形的结果常常会出现拉伸或收缩等不自然现象.提出一种改进的骨架子空间网格变形算法,将SSD与微分域坐标和均值骨架坐标相结合,达到局部几何特征及骨架特征的保持.由于改进的骨架子空间变形算法最终归结为一个线性的能量最小问题,从而达到了操作的实时性.通过实例证明,该算法不但能够实时地生成视觉真实的变形结果,而且应用广泛,适合于普通用户.

骨架驱动的快速似然弹性变形

为能实现骨架驱动弹性体的快速变形,提出了一种新方法,它是通过构造和求解扩散微分方程,从骨架采样点旋转得到单元的旋转特征向量,进而得出旋转四元数经验预测公式直接构造计算域内单元旋转场.实验结果表明,文中的模拟系统在静力学模拟中,避免了繁琐的变形子步划分,提高了计算速度.在动力学模拟中,允许使用更大的求解时间步长,增强了变形系统的求解稳定性.同时,对于骨架关节点区域变形的模拟,较大程度地降低了用户的干预,取得了合理的效果.

骨架驱动的作物叶片变形模拟

针对作物器官的变形问题,将骨架驱动物体变形的方法应用于作物器官的局部变形,提出了一种骨架驱动的叶片变形方法:生成叶片骨架模型,驱动骨架模型发生变形,并根据变形后的叶片骨架将变形操作应用到叶片曲面上,进而实现叶片曲面变形。应用该方法,分别对小麦叶片曲面进行弯曲和扭曲变形模拟。实验结果表明,基于骨架驱动的作物叶片形变方法能灵活控制叶片弯曲和扭曲程度,从而获得自然的叶片曲面变形效果。

基于细分的网格模型骨架驱动变形技术

针对传统骨架驱动变形方法中模型细节特征不能得到有效保持的问题,提出一种基于细分的骨架驱动网格模型变形方法。首先,对网格模型待变形区域基于截交线进行局部骨架提取和控制网格构建,分别建立骨架与控制网格以及控制网格所对应细分曲面与待变形模型区域之间的关联关系;然后,将基本函数作用下的自由变形方法应用于骨架变形,通过骨架变形驱动控制网格变形,将变形前后控制网格所对应细分曲面的变化信息转为网格模型泊松梯度场的改变;最后,根据改变后梯度场重建网格模型。实例表明,该变形方法针对不同网格模型均可以得到较好的编辑效果,且细节信息在变形后都得到了有效保持。与传统骨架驱动变形方法相比,该方法除具备交互操作简单直观的优势外,同时能够更好保持变形模型几何细节特征,更为适合具有丰富几何细节的复杂模型的变形编辑。

基于骨架驱动的网格模型变形方法

为更好地实现网格模型的约束变形,结合仿射变换思想和广义元球变形技术,提出了一种基于骨架驱动的网格模型变形方法.在确定兴趣区域后,通过创建兴趣区域网格模型的骨架模型,将兴趣区域上的网格顶点映射到骨架线上;然后,根据需要选择相应的带势函数的变形模型(旋转、平移或缩放),并给出变形目标;最终根据兴趣区域网格顶点与骨架的映射关系,计算出网格顶点变形后的新位置,得到变形结果.针对平移变形出现的失真问题,运用旋转修正方式进行了修正.试验结果表明,该方法直观、有效,并能很好地保持网格模型的局部特征,可灵活地实现网格模型的旋转、平移、缩放等变形操作.

一种虚拟人动作及面部表情的驱动机制

骨骼驱动变形是一种保持皮肤和骨骼无缝连接的仿真方法,本文基于人体几何模型和动作数据,采用骨骼变形技术和姿态变形方法,研究建立了一种实时驱动虚拟人运动以及生成面部表情的方法。以开源三维渲染引擎O-GRE为平台,开发了基于参数控制的人体运动仿真平台,实现了人体运动的建模和实时可视化仿真。

基于环约束的虚拟人动态LOD技术

针对虚拟人体模型及其运动序列提出一种简化方法·首先在人体骨架节点(关节)等基本模型表面附近添加环形约束,结合Qslim算法生成基本简化模型;其次利用顶点混合方法从基本简化模型生成简化序列·实验结果表明,该方法可生成逼真的简化运动序列,且在简化过程和LOD控制过程中均独立于具体运动序列,适合规模群体的实时驱动·

人体变形中局部坐标系旋转失真问题

分析了人体变形中选取3个基轴构建坐标系所存在的缺陷,提出了一种位置-四元数的方法,解决了曲线骨架驱动的旋转失真现象.采用四元数球面线形插值和B样条四元数插值的方法构建人体变形中曲线骨架的局部坐标系,采用位置-四元数-缩放的方式代替传统的转化矩阵,通过人体表面顶点在该坐标系下的绑定,实现人体皮肤、肌肉的变形.试验结果显示:该方法有效地消除了局部坐标系的旋转失真现象,适用限制少,易于实现.

一种骨架驱动的近岸涌浪动画合成方法

大面积水面及波浪的快速建模与可控动画一直是计算机图形学研究的热点问题之一,但是由于天然波浪的复杂性与不规则性,现有的波浪模拟方法无法在计算效率与真实感之间很好地权衡.针对此问题,以近岸涌浪为对象,研究波浪形态特征的表示与提取方法,快速生成可控的波浪动画.首先以波浪视频为数据源,利用数学形态学算法从水面视频图像中提取出涌浪骨架特征;然后根据此特征控制涌浪形状与高度,重用高度场数据生成可控的更加多样的近岸涌浪运动形态,克服了流体动画计算效率低下且难以交互控制的缺点.实验结果表明,所提出的方法能够以简单、直观的控制方式,快速实现用户期望的变形效果.

沉管灌注桩施工工艺探析

分析目前沉管灌注桩施工质量缺陷产生的原因 ,介绍了新的沉管灌注桩施工工艺 ,并与目前传统沉管灌注桩的施工工艺进行比较 ,得出新的沉管灌注桩的优点。

植物花朵开放虚拟研究

针对植物花朵开放过程的三维模拟,提出基于骨架驱动的花朵开放可视化方法。通过平面变形构建出描述花朵形状特征的数学模型,基于该模型生成花瓣骨架模型,通过驱动骨架模型发生形变,并根据变形后的花瓣骨架实现花瓣曲面变形;通过对圆柱参数方程进行位移扰动,模拟了花蕊的弯曲变形;最终,结合参数—L系统实现了百合花的动态开放模拟。实验结果表明,该方法可以灵活地控制花瓣曲面的弯曲变形,生成的花朵形象逼真,能较为真实地模拟花朵动态开放过程。

一种网状管柔性结构建模研究

变体机翼的结构需要具有优良的自适应性,文中探索了将柔性扁弹簧网结构应用到双圆管翼梁扭转的概念与原理之中,其中,内部是刚性管用来传递扭矩,外管由柔性结构组成,实现扭转变形;两管在翼梢端处相互连接,可使外管具有可设计性的扭转角。先建立其理论公式对其进行力学响应描述,再通过与有限元分析结果的对比,来检验理论公式的正确性。结果表明,在一定范围内,理论分析与数值仿真具有良好的一致性。