基于特征基因的草圖三維造型方法研究.pdf

1、動漫、玩具和電影產(chǎn)業(yè)是文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,正處于快速發(fā)展時期,但是隨著發(fā)展水平的逐漸提高,我國在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的不足,成為了制約這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。結(jié)合國家863計(jì)劃項(xiàng)目“柔性復(fù)雜產(chǎn)品快速創(chuàng)意數(shù)字化設(shè)計(jì)方法研究及其應(yīng)用”(2009AA04Z103),本文對產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要組成部分——三維造型設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。產(chǎn)品三維造型設(shè)計(jì)由于具有幾何形狀的完全表達(dá)能力,正在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中占據(jù)越來越重要的地位。但是現(xiàn)有三維造型軟件操

2、作復(fù)雜,不能很好地支持手繪草圖,限制了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。為此本文提出了利用特征基因表達(dá)三維模型幾何特征,通過草圖繪制語義修改特征基因,并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)三維模型變形的三維造型方法,從而實(shí)現(xiàn)草圖三維造型。全文共分為以下六章:
　　 第一章:概述了我國動漫、玩具和電影行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,闡述了其產(chǎn)品設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及其中存在的問題,并對國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究情況進(jìn)行了借鑒性介紹。由此給出了本文的研究內(nèi)容和研究思路。
　　 第二章:給出了特征基

3、因的定義、提取和優(yōu)化方法。首先在對三維模型主要的線表示方法進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,給出了特征基因定義。然后對特征基因在三維空間提取算法進(jìn)行了闡述。最后利用矢量化和簡化處理,對特征基因進(jìn)行優(yōu)化。
　　 第三章:探討了草圖繪制語義、草圖驅(qū)動特征基因變形及特征基因三維映射的基本方法。首先在對設(shè)計(jì)師常用草圖繪制方法的歸納基礎(chǔ)上,提出了草圖繪制語義定義,并給出了語義識別過程的關(guān)鍵算法;其次在活動輪廓模型的基礎(chǔ)上,針對特征基因給出了基于活動輪

4、廓模型的特征基因變形算法;最后結(jié)合草圖繪制及視覺認(rèn)知的特點(diǎn),提出了符合認(rèn)知習(xí)慣的特征基因三維映射方法。
　　 第四章:針對不同草圖繪制語義給出了相應(yīng)的曲面變形算法。首先對具有曲面局部特征保持性質(zhì)的拉普拉斯變形算法進(jìn)行了闡述,并在此基礎(chǔ)上分別針對修改、添加和陰影繪制等草圖語義,分別實(shí)現(xiàn)了基于特征基因線條變動、添加和陰影效果的曲面變形方法,實(shí)現(xiàn)曲面造型。
　　 第五章:介紹了利用本文方法實(shí)現(xiàn)的三維造型CAD系統(tǒng)的基本功能,并