[發明專利]一種實現平移敏感的Laplacian網格編輯方法

無效

• 申請號: 200810027415.2
• 申請日: 2008-04-14
• 公開（公告）號: CN101276483A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 羅笑南;葉夢
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于幾何體造型技術領域，特別是涉及一種實現平移敏感的Laplacian網格編輯方法。

背景技術

隨著計算機動畫制作和工業造型的進步，模型編輯技術快速地發展起來。許多學者提出了各種網格編輯技術，如自由變形技術、多分辨率網格編輯技術、基于幾何微分屬性的方法等，這些方法各有所長，能根據需求由原始模型產生各式各樣新的模型。

自上個世紀八十年代以來，三維模型編輯領域發生了兩次大的技術突破。第一次突破發生在八十年代，稱之為自由變形技術，以操縱代理模型為手段來進行模型編輯。第二次突破發生在九十年代，稱之為多分辨率編輯技術，以操縱簡化模型為手段來進行網格編輯。這兩次技術突破為三維幾何建模提供了強大動力，尤其是發展相當成熟的自由變形技術已經成為商業造型軟件不可或缺的組成部分。

隨著三維掃描技術的快速進步，幾何模型的精度和數據復雜程度達到了新的高度，這些三維模型包含著十分豐富的幾何細節，在精確刻畫局部幾何特征的同時也為模型的編輯處理提出了新的挑戰——幾何細節在編輯過程中難以有效保持。針對具有豐富幾何細節的三維掃描數據，提出了新的幾何表示方法和計算模型來迎接挑戰，這些算法統稱為基于微分屬性的方法。比之于前兩次技術突破，基于微分屬性的方法優勢主要體現在幾何編輯過程中細節特征的有效保持方面，因此該技術特別適合于編輯三維掃描數據。

變形技術起源于幾何造型領域，是作為一種幾何造型方法提出來的，后來由于它在模擬柔性物體動畫方面的巨大潛力，逐漸地在計算機動畫領域中得到了很大的發展和廣泛的應用。目前的許多商用動畫軟件如Softimage、3DMAX、Maya等都有類似于FFD(Free-Form?Deformation，自由變形)的功能。

基于Laplace坐標表示的網格模型編輯算法是一種基于微分屬性的網格編輯方法，是近年來新發展起來的，通過操縱微分屬性對網格模型進行編輯。該算法實現簡單、效果良好、操作簡便，并可實現變形、Morphing、光滑、融合等多種網格編輯功能，因而受到廣泛關注。

從Laplacian坐標向笛卡爾坐標重建模型時，由于采用原模型的Laplacian向量計算變形后的模型不會產生太大的誤差，所以很多方法都用其計算變形后網格的Laplacian坐標。但是當發生較大變形時，Laplacian向量發生的變化較大，采用上述方法會導致部分幾何細節丟失。此后有很多方法針對上述Laplacian網格編輯存在的問題進行了修正，基本思想是通過估算局部變換獲得模型的整體變換結果。

為了在變形前后保持網格模型的細節特征，需要旋轉Laplacian坐標平行于變形后網格曲面法線，使其實現平移敏感的變形效果。

發明內容

本發明的目的在于解決Laplacian網格編輯方法不具有平移敏感性的問題，使Laplacian坐標實現平移敏感的變形效果，保持局部曲面幾何細節特征。

本發明的方法為：

(1)通過三維網格模型的笛卡爾坐標建立其Laplacian坐標；

(2)對模型進行變形操作；

(3)由原Laplacian坐標求解一個變形后的中間模型；

(4)計算該中間模型的頂點法線F(V)；

(5)旋轉原Laplacian向量方向使其平行于F(V)；

(6)由修正后的Laplacian坐標重建模型，得到最終結果。

為了實現發明目的，采用的方法具體步驟如下：

(1)輸入三維網格模型M₀，定義M₀＝(V，E，F)有|V|個頂點。其中V，E，F分別表示頂點、邊、面的集合；

(2)通過M₀的笛卡爾坐標構造其Lalacian坐標(微分坐標，δ坐標)，記頂點v_i的Laplacian坐標為δ_i；

(3)用戶通過交互手段對模型M₀實行變形操作；

(4)根據已知的變形后的頂點集合c_j，滿足v_j＝c_j，j∈{1，2，...，m}，作為位置約束條件，從Laplacian坐標重建笛卡爾坐標中的模型M_k，k＝1；

(5)當M_k與理想效果的模型的誤差相差較大時，記為ε＞E，繼續步驟(6)，否則，跳到步驟(12)；