三维模型变形技术研究
发布时间：2021-06-11 01:09
三维几何造型是构造个性化数字产品的重要技术,广泛应用于影视动画、工业设计和生物医学等领域。保留原始模型拓扑连接信息不变的条件下进行一定的模型变化,从而生成具有新外观的三维几何模型,称为三维模型变形,是三维几何造型的重要步骤。本文以现有三维模型为数据基础,研究了如何更好地根据用户设计意图改变原始模型的三维模型变形算法。模型变形算法的一个重要研究方向是降低用户操作复杂度,将用户有效交互信息转化为处理模型变形所需参数从而驱动三维模型变形。本文主要研究内容和创新点概括如下:1、研究了二维图像形状特征和三维模型形状特征间的关联关系,提出一种三维模型变形算法。首先分析二维图像和三维模型的形状特征,获取图像和模型的特征线;其次根据图像和模型特征线,利用相似三角形关系,给出图像和模型形状特征间的关联关系并由此定义控制约束条件驱动模型变形;根据图像和变形后模型的形状特征关联关系,提出一种变形结果质量评价方法,并通过实验评估二维图像形状特征引导模型变形算法的性能。实验结果表明本文提出的二维图像形状特征引导三维模型变形算法自动高效,在创建三维模型的同时实现造型过程个性化。2、针对保刚性网格变形算法在变形过程...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 选题背景及意义
1.3 变形技术的研究现状
1.3.1 二维图像变形技术
1.3.2 基于网格曲面的三维变形技术
1.3.3 基于图像的三维模型变形技术
1.3.4 其他三维变形技术
1.4 本文研究思路、内容和结构安排
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究内容
1.4.3 本文结构
第二章 网格变形的理论基础
2.1 三维几何模型的表示方式
2.2 基本定义
2.2.1 网格
2.2.2 点云
2.2.3 微分坐标
2.2.4 均值坐标
2.2.5 能量函数
2.3 共形映射
2.3.1 基本定义
2.3.2 离散曲面
2.3.3 黎曼度量
2.3.4 贝尔特拉米系数方程与系数
2.4 本章小结
第三章 基于二维图像形状特征引导的三维模型变形算法研究
3.1 引言
3.2 变形算法概要
3.3 基于二维图像形状特征的三维模型变形算法
3.3.1 提取图像形状特征
3.3.2 提取原始三维模型形状特征
3.3.3 定义模型变形控制约束条件
3.3.4 改进的保刚性网格变形算法
3.4 实验结果及讨论
3.4.1 参数γ的实例研究
3.4.2 改进保刚性网格变形算法效果评估
3.4.3 基于二维图像形状特征的三维模型变形算法的有效性
3.4.4 基于二维图像形状特征的三维模型变形算法的效率
3.5 本章小结
第四章 基于多模型形状特征关联的变形算法研究
4.1 引言
4.2 变形算法概要
4.3 基于多模型形状特征关联的变形算法
4.3.1 模型配准
4.3.2 准共形映射参数化
4.3.3 变形控制约束条件的定义
4.3.4 准共形迭代算法
4.3.5 模型恢复算法
4.4 实验结果及讨论
4.4.1 基于多模型形状特征关联的变形算法的有效性
4.4.2 基于多模型形状特征关联的变形算法的效率
4.4.3 消融研究
4.5 本章小结
第五章 基于模型部件形状特征的三维模型变形方法研究
5.1 引言
5.2 变形方法概要
5.3 基于模型部件形状特征的三维模型变形方法
5.3.1 模型数据预处理
5.3.2 基于八叉树的卷积神经网络分割算法
5.3.3 深度学习分类算法
5.3.4 模型部件变形
5.3.5 样条拼接算法
5.4 实验结果及讨论
5.4.1 模型切割结果比较
5.4.2 模型变形结果比较
5.4.3 模型变形方法的有效性
5.4.4 模型变形方法的效率
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
本文编号：3223488
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 选题背景及意义
1.3 变形技术的研究现状
1.3.1 二维图像变形技术
1.3.2 基于网格曲面的三维变形技术
1.3.3 基于图像的三维模型变形技术
1.3.4 其他三维变形技术
1.4 本文研究思路、内容和结构安排
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究内容
1.4.3 本文结构
第二章 网格变形的理论基础
2.1 三维几何模型的表示方式
2.2 基本定义
2.2.1 网格
2.2.2 点云
2.2.3 微分坐标
2.2.4 均值坐标
2.2.5 能量函数
2.3 共形映射
2.3.1 基本定义
2.3.2 离散曲面
2.3.3 黎曼度量
2.3.4 贝尔特拉米系数方程与系数
2.4 本章小结
第三章 基于二维图像形状特征引导的三维模型变形算法研究
3.1 引言
3.2 变形算法概要
3.3 基于二维图像形状特征的三维模型变形算法
3.3.1 提取图像形状特征
3.3.2 提取原始三维模型形状特征
3.3.3 定义模型变形控制约束条件
3.3.4 改进的保刚性网格变形算法
3.4 实验结果及讨论
3.4.1 参数γ的实例研究
3.4.2 改进保刚性网格变形算法效果评估
3.4.3 基于二维图像形状特征的三维模型变形算法的有效性
3.4.4 基于二维图像形状特征的三维模型变形算法的效率
3.5 本章小结
第四章 基于多模型形状特征关联的变形算法研究
4.1 引言
4.2 变形算法概要
4.3 基于多模型形状特征关联的变形算法
4.3.1 模型配准
4.3.2 准共形映射参数化
4.3.3 变形控制约束条件的定义
4.3.4 准共形迭代算法
4.3.5 模型恢复算法
4.4 实验结果及讨论
4.4.1 基于多模型形状特征关联的变形算法的有效性
4.4.2 基于多模型形状特征关联的变形算法的效率
4.4.3 消融研究
4.5 本章小结
第五章 基于模型部件形状特征的三维模型变形方法研究
5.1 引言
5.2 变形方法概要
5.3 基于模型部件形状特征的三维模型变形方法
5.3.1 模型数据预处理
5.3.2 基于八叉树的卷积神经网络分割算法
5.3.3 深度学习分类算法
5.3.4 模型部件变形
5.3.5 样条拼接算法
5.4 实验结果及讨论
5.4.1 模型切割结果比较
5.4.2 模型变形结果比较
5.4.3 模型变形方法的有效性
5.4.4 模型变形方法的效率
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
本文编号：3223488
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3223488.html
