高質(zhì)量動態(tài)四邊網(wǎng)格序列生成算法研究.pdf

1、近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，大量的三維掃描和重建技術(shù)不斷涌現(xiàn)，人們已有能力獲取三維模型的實時動態(tài)數(shù)據(jù)。將這些技術(shù)應用在計算機游戲和動畫領(lǐng)域，可以比較方便地獲得由系列三角網(wǎng)格模型表示的動畫角色實時動作序列。但考慮到在動畫的后期制作過程中，四邊網(wǎng)格表示較之三角網(wǎng)格具有更適于動畫編輯、貼圖處理等優(yōu)點，因而在數(shù)字游戲和動畫電影制作流程中被廣泛使用。但由于四邊網(wǎng)格同時具有的全局與局部特點，四邊網(wǎng)格的生成過程既要滿足局部的幾何限制要求又要滿足全

2、局性的需求，因此生成滿足要求的高質(zhì)量四邊網(wǎng)格是計算機圖形和動畫領(lǐng)域研究的一個熱點和難點問題。
　　本學位論文以三維動畫角色模型的動態(tài)三角網(wǎng)格序列為輸入，對動態(tài)四邊網(wǎng)格序列的生成和優(yōu)化方法進行了研究。在調(diào)研數(shù)字動畫和電影制作流程中對動畫模型的實際需求基礎(chǔ)上，主要研究了如何避免三維模型動畫形變過程中的失真問題、如何表達動畫模型常見的對稱問題以及如何對動畫三維模型全局優(yōu)化問題。分別提出了支持多分辨率的具有動畫感知的四邊網(wǎng)格序列生成算法、

3、具有對稱屬性的三維模型動態(tài)四邊網(wǎng)格生成算法以及全局優(yōu)化的四邊網(wǎng)格序列自動生成算法，并取得了一系列的研究成果，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個三維角色模型四邊網(wǎng)格序列優(yōu)化重建幾何處理框架。
　　本文的主要研究工作和貢獻如下:
　　1、設計實現(xiàn)了自適應多分辨率動畫感知四邊網(wǎng)格序列生成算法。
　　本文通過對形變拉伸系數(shù)的分析，提取出表征形變密度的交叉場的長度場，用來表示四邊網(wǎng)格的分辨率需求，并在此基礎(chǔ)上進行全局參數(shù)化，最終生成滿足多分辨

4、率需求的高質(zhì)量四邊網(wǎng)格序列。與以往方法相比，本文方法更好地解決了三維動畫模型在形變過程中的形變失真問題，生成的每一幀四邊網(wǎng)格在表達精度上、四邊網(wǎng)格的正交性等方面均效果更優(yōu)，更加適用于形變較大的三維角色模型的網(wǎng)格重建，更加符合動畫建模師的要求。
　　2、設計實現(xiàn)了對稱模型的四邊網(wǎng)格序列生成算法。
　　針對計算機游戲動畫中較高頻率出現(xiàn)的人或動物等形狀對稱模型，研究實現(xiàn)一種簡單交互的對稱檢測方法，方法通過計算權(quán)衡表達對稱屬性和形變

5、屬性的交叉場，生成的四邊網(wǎng)格序列與已有方法相比，不僅在每一幀都能更好的表達全局對稱特點和局部幾何形變特點，且奇異點更少。
　　3、設計實現(xiàn)了全局優(yōu)化的四邊網(wǎng)格序列生成算法。
　　與已有針對單幀或者將整個動畫序列作為一個整體來研究的工作不同，本文采用分組策略將輸入的動畫序列進行分解得到多個子序列，通過計算子序列交叉場進而對子序列交叉場進行優(yōu)化合并，使得最終生成的交叉場能夠更好地表達動畫序列的幾何和拓撲結(jié)構(gòu)，進而生成高質(zhì)量的四邊