检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：李潇中国科学技术大学

学位级别：博士

表观和几何是计算机图形学中物体与场景的基础表达,是游戏、电影、增强现实等应用的基本输入元素之一。一方面,几何和表观数据本身维度较高,难于直接获取建模。另一方面,传统的图像和视频只能获取几何与表观在特定光照和视角下的低维投... 详细信息

表观和几何是计算机图形学中物体与场景的基础表达,是游戏、电影、增强现实等应用的基本输入元素之一。一方面,几何和表观数据本身维度较高,难于直接获取建模。另一方面,传统的图像和视频只能获取几何与表观在特定光照和视角下的低维投影。如何利用低维的图像观测有效获取高维的几何与表观数据,一直是图形学中的重点和难点问题。针对这一挑战,本文以链接高维表观及几何数据与低维图片观测的渲染投影变换（以下简称渲染变换）作为切入点,通过对渲染变换的有效利用,充分挖掘低维图片观测中所含的信息,有效地对表观和几何进行建模。基于这一思路,本文研究并提出了一系列基于低维图片观测的表观及几何建模方法。论文的主要工作和贡献如下:·提出了基于自适应光照的分片均质材质表观及微几何采集算法。该算法通过针对给定材质的空域分布设计最优的光照模式和渲染变换,有效地从两张照片中重建平面材质的表观属性及法向微几何。相比于传统采集方法,本文提出的采集方法减少了所需样本的采集数量及采集难度,提高了表观及微几何建模的效率。·提出了基于自增强卷积神经网络的单张图像表观建模算法。针对标注数据不足的问题,该算法通过将渲染变换引入网络训练过程,使用训练中的神经网络从大量无标注图片中生成标注数据,实现了神经网络的自增强。训练后的深度神经网络可从单张照片估计平面物体的表观材质及微几何,显著提高了表观及微几何建模的易用性及建模效率。·提出了基于多投影生成对抗网络的几何和表观生成算法。该算法将可微分多重渲染变换引入生成对抗网络的训练过程,直接利用低维观测图片集含有的信息,对高维几何及表观的生成式模型进行建模。针对几何建模,算法进一步引入视角预测网络,通过迭代训练生成对抗网络和视角预测网络,实现了观测图片集合的投影视角分类,提高了生成对抗网络的几何生成质量。该方法有效的降低了几何和表观生成所需要的数据标注工作量,开拓了几何和表观生成的新方法。

关键词：表观建模几何建模生成式模型

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基于物理的数据驱动几何建模研究

基于物理的数据驱动几何建模研究

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作者：吴博国防科学技术大学

学位级别：博士

当今社会正处于信息化快速发展的重要阶段,人们可以更加快速、更加便捷地获取自己所需的信息,而且获取信息的途径也是越来越多。不过在信息化的今天,作为社会中的每个个体,其实也都在无时不刻地产生着数据,这就造就了当下大数据的热潮... 详细信息

当今社会正处于信息化快速发展的重要阶段,人们可以更加快速、更加便捷地获取自己所需的信息,而且获取信息的途径也是越来越多。不过在信息化的今天,作为社会中的每个个体,其实也都在无时不刻地产生着数据,这就造就了当下大数据的热潮。但是在计算机图形学领域,由于之前模型数据获取相对较难、成本较高,大数据时代在这一领域似乎并没有到来的迹象,相关的研究也没有受到领域内专家学者足够的重视。但是,随着当前三维数据采集设备和以可穿戴设备为代表的虚拟现实技术的火热发展,我们有充分的理由相信计算机图形学领域的大数据时代很快将会到来,基于数据驱动的三维几何研究将获得更多的关注。三维输入设备的快速发展给计算机图形学研究人员带来了大量的三维几何数据。不过其中很大一部分数据都未经加工处理,大多数的三维几何算法不能对其直接处理,更不用说另外一些对数据要求较高的算法。因此,针对当前三维几何模型序列数据较少的问题,本文研究了如何利用已有的少量三维模型数据,通过模型插值技术生成更多可用模型数据,以满足后续数据驱动相关算法的需要。在通过插值算法生成三维模型或者利用三维扫描设备获取数据的基础上,我们针对具体应用,又研究了如何利用这些数据生成新的模型数据。具体来说,首先针对用户给定的输入模型,本文研究了基于骨架的三维模型距离场插值算法,算法在不需要用户交互的前提下插值出了高质量的中间模型。其次,利用插值算法对人体模型的姿势进行插值,得到姿势之间的动作序列,在这些动作序列上进行衣物模拟,生成衣物的模型数据库;基于对动作和与之对应的衣物模型的分析,提出了衣物模型快速生成算法。在给定新的人体动作后,算法能够快速生成与之匹配的衣物模型。最后,本文针对三维模型打印,通过理论分析并结合扫描采集的物体运动数据,综合分析计算了打印材料的物理参数,最终能够让只能打印单一材料的三维打印机打印出具有不同物理属性的目标模型。论文的创新点主要包括:1.基于骨架的三维几何模型距离场插值:三维模型插值技术在计算机动画,游戏和影视等商业领域都有着广泛的应用,主要在于它能够完成从一个几何模型到另外一个几何模型的平滑过渡。不过事实上,三维模型插值还可以被当作一种生成中间数据的方法。要得到满意的中间数据,最重要的就是要建立两个模型之间的准确对应关系,而这是图形学领域的一个难题。本章提出了一种基于三维模型骨架的模型距离场插值方法,得到了高质量的模型平滑插值结果。而且在模型插值路径中借鉴了基于物理的模型变形策略,使得插值结果符合人类认知。2.基于物理模拟数据驱动的快速衣物生成:衣物模拟也是图形学领域的一个重要研究方向,它在电子商业、游戏影视等方面都有着重要的需求,也有着很大的经济价值。本文提出了一种基于几何的衣物快速合成算法框架,尝试解决衣物模拟真实感与实时性之间的矛盾。它将人体模型和衣物模型分别降维成一系列刚性和非刚性骨骼。在离线阶段,通过两种模型之间的对应,学习人体骨骼与衣物骨骼之间的关系。当处于在线模拟阶段时,根据用户输入的新的人体姿势模型就可以快速驱动衣物形变,从而使形变后的衣物与输入的人体姿势相适应。实验结果表明,这种基于模拟数据驱动的方法可以达到交互性的要求,并且具有较好的真实感。3.基于动态数据扫描和物理模拟驱动的三维模型打印:目前主流三维打印机都只能利用单一材料打印模型,这就大大地限制了它的应用范围。本文针对这种单一材料打印的情况,采用单一材料但具有不同物理属性的微结构,最终使得单一材料三维打印机可以打印出具有不同物理特性的三维模型。另外,还搭建了扫描三维数据的实验平台,通过对现实物体运动轨迹的扫描和模拟追踪,估算出现实物体所用材料的属性。

关键词：数据驱动几何建模物理模拟三维打印模型插值模型合成

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基于线画的三维几何建模与分析

基于线画的三维几何建模与分析

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作者：庄一新国防科学技术大学

学位级别：博士

工业、娱乐、教育等产业对数字几何的运用日益增多,推动了数字几何建模和分析快速发展。数字几何模型的获取和建模方式越来越呈现多样化,但常见的大致有两类:一类是从真实物体出发,借助三维扫描装置,自动重建物体的三维模型;另一类是参... 详细信息

工业、娱乐、教育等产业对数字几何的运用日益增多,推动了数字几何建模和分析快速发展。数字几何模型的获取和建模方式越来越呈现多样化,但常见的大致有两类:一类是从真实物体出发,借助三维扫描装置,自动重建物体的三维模型;另一类是参考真实物体,从零开始,交互式地创造全新的三维概念模型。后者常见于计算机辅助设计、游戏动漫角色和场景设计等,其通过在三维空间中勾画一组三维参数曲线来表示物体的抽象模型,我们将这种模型的抽象称为三维曲线网络。在此基础上,本文研究了从三维曲线网络自动生成三维曲面的方法。数字几何模型的一些应用,例如形状匹配、参数化、纹理贴图、重网格化等,依赖于数字几何分析,尤其是几何模型分割。具有“语义”意义的分割一直是几何模型分割的难点,大部分研究依赖于几何的形状描述,分割效果参差不齐。从几何的角度上看,符合语义的分割,一般指每个分割区域是同质的(homogeneous),既区域内所有的点的几何属性(如曲率)相近,同时,不同分割区域间在相邻的边界处又很不同。针对带语义的分割需求,本文提出了两种分割算法,一种是全自动算法,另一种是交互式的方法,可以满足用户的不同需求。论文的创新点包括:1.一种新的从三维曲线网络生成三维曲面的算法:如何从三维曲线网络生成三维曲面是计算机图形学的经典问题。与以往大多数方法不同,本文方法生成的曲面没有任何限制/约束,可以是流形(manifold)或者非流形曲面,也可以具有任意亏格(genus)的拓扑结构。算法的新颖之处在于将该问题的解看成一个路径系统(routing system),转化问题为求解网络中每个节点和每条边的局部映射。路径系统与线圈集一一对应,节点沿着路径方向依次访问各边,并回到原点即构成闭合线圈(cycle),对所有闭合线圈进行曲面化即生成三维曲面。得益于路径系统的局部独立性,算法允许实时地修改节点和边的局部映射,调整局部结果。与现有方法相比,本文算法更快、更精确且可生成更一般的几何和拓扑。2.基于特征线的三维网格分割:网格上显著特征线一般是不同区域间的边界,因此网格分割的边界与特征线对齐时,更加符合“语义”分割要求。不同于谱聚类(spectral clustering)等分割方法需要用户输入类数,本文推广无参数的关联聚类(correlation clustering)算法,对构造的带负权重图进行分割。本文利用定义于网格的各向异性度量来计算网格边的长度,做为正权重边,然后获取网格的特征线,根据特征线的特征强度来定义负权重边。本文设计迭代最小割算法来求图的最小权重割,与通用的关联聚类相比,本文算法更高效,且两者准确度相近。3.基于各向异向测地线的交互式三维网格分割:交互式网格分割方法需要在精确性和易用性之间平衡,大部分方法要么允许用户简单快速的分割,但是未能精确控制分割边界,要么达到精确性却过于耗时。本文的方法受启发于交互式图像分割经典工具live-wire,既用户在模型上依次选择若干个点,算法自动生成相邻点的路径。所有的路径构成模型的分割边界线。本文定义分割线为一种新的张量描述的各向异性度量的测地性,其改进了其他度量的稳定性和特征敏感性。同时,根据原欧氏度量的测地线算法,本文提出一种新的基于嵌入网格(mesh embedding)的简单高效地求各向异性测地线的算法。该工具特别适合于勾勒与特征或者曲率方向对齐(align)的分割线。通过实践表明,本文方法可在非常小的时间代价下达到精确分割。

关键词：线画曲线网络几何建模几何分割交互式分割各向异向测地线

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基于B样条曲线的植物叶片几何建模

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计算机应用研究 2013年第5期30卷 1571-1573页

作者：王静文刘弘山东师范大学信息科学与工程学院济南250014 山东师范大学山东省分布式计算机软件新技术重点实验室济南250014

针对基于图像的植物叶片真实感建模进行了研究,提出对植物叶片图像的轮廓特征点进行三次均匀B样条曲线插值的算法。该方法提取出标本叶片图像的角点作为特征点,采用三次均匀B样条曲线进行初步插值拟合,并根据拟合误差采用改进的节点插... 详细信息

针对基于图像的植物叶片真实感建模进行了研究,提出对植物叶片图像的轮廓特征点进行三次均匀B样条曲线插值的算法。该方法提取出标本叶片图像的角点作为特征点,采用三次均匀B样条曲线进行初步插值拟合,并根据拟合误差采用改进的节点插入算法进行反复迭代,直到达到要求的拟合精度。与传统方法相比,该方法能够更快地达到逼近精度,并且具有良好的模拟效果,有一定的实际应用价值。

关键词：特征点 B样条曲线曲线拟合节点插入几何建模

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机织物组织图的数学描述与3维几何建模

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中国图象图形学报 2014年第10期19卷 1524-1531页

作者：杨允出李基拓陆国栋浙江理工大学浙江省服装工程技术研究中心杭州310018 浙江大学机械工程学系杭州310027

目的织物组织结构的3维几何模型是进行机织物的3维外观模拟和性能预测的基础。提出直接由组织结构参数建立机织物3维几何模型的方法。方法根据构成机织物组织交织规律的浮长序列、交叉数、飞数、经纬纱循环数等参数,建立单层织物的组织... 详细信息

目的织物组织结构的3维几何模型是进行机织物的3维外观模拟和性能预测的基础。提出直接由组织结构参数建立机织物3维几何模型的方法。方法根据构成机织物组织交织规律的浮长序列、交叉数、飞数、经纬纱循环数等参数,建立单层织物的组织图矩阵生成的数学公式;结合组织图矩阵和织物中纱线的屈曲模型,采用直线和余弦曲线分段函数建立组织矩阵中组织点间纱线路径的数学公式,并基于椭圆截面模型实现机织物的3维模拟;通过对经、纬纱的X或Y坐标函数中引入修正因子,实现纱线路径的扭曲变形。结果实现不同组织类别、不同结构参数、不同纱线截面及基于均匀分布的纱线扭曲等条件下单层机织物的3维几何结构模拟,仿真效果较好。结论本文方法将组织图矩阵生成和织物结构3维建模两个过程结合,快速生成单层机织物的3维几何模型。通过实时更改结构参数,实现不同结构织物的模拟,而且可以模拟经、纬纱平面外扭曲现象。

关键词：机织物组织图矩阵几何建模

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煤矿虚拟环境的巷道几何建模及关键算法研究

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测绘通报 2002年第8期 15-16,21页

作者：熊伟毛善君马蔼乃刘桥喜北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871

对煤矿虚拟环境的巷道几何建模问题及关键算法进行研究

关键词：虚拟现实煤矿几何建模巷道测量 GIS 地理信息系统

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坦克驾驶舱人机界面的几何建模方法

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中国农业大学学报 2004年第4期9卷 58-61页

作者：李娜毛恩荣中国农业大学工学院北京100083

为了解决坦克驾驶舱人机界面设计中的人机工程问题 ,将虚拟设计的理论和计算机仿真技术引入坦克驾驶舱人机界面设计中。按照系统分析和人机工程学原理 ,对坦克驾驶舱人机界面的层次结构进行了划分 ,利用计算机图形学的相关方法 ,提出了... 详细信息

为了解决坦克驾驶舱人机界面设计中的人机工程问题 ,将虚拟设计的理论和计算机仿真技术引入坦克驾驶舱人机界面设计中。按照系统分析和人机工程学原理 ,对坦克驾驶舱人机界面的层次结构进行了划分 ,利用计算机图形学的相关方法 ,提出了坦克驾驶舱人机界面各组成部分的三维模型的构建方法 ,建立了坦克驾驶舱人机界面的元件库模型和人体模型 ;应用OpenGL三维计算机图形软件接口实现了坦克驾驶舱人机界面几何模型的构建 ,完成了坦克驾驶舱人机界面几何建模软件的开发。实际模拟结果显示 ,虚拟人机界面较为逼真 ,能满足人机工程学仿真的需要。

关键词：坦克驾驶舱人机界面几何建模

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基于几何建模的海浪模拟

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计算机科学 2011年第10期38卷 259-262页

作者：王相海李婷婷辽宁师范大学计算机与信息技术学院大连116029 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210093

提出一种基于几何的快速海浪建模方法,即将人眼对海浪的观察感知结合到对海平面网格的区域剖分中,对人眼不敏感区域进行网格粗剖分,而对人眼敏感区域进行网格细剖分,进一步对不同区域采用不同的数学函数或不同的参数控制来模拟海浪的涌... 详细信息

提出一种基于几何的快速海浪建模方法,即将人眼对海浪的观察感知结合到对海平面网格的区域剖分中,对人眼不敏感区域进行网格粗剖分,而对人眼敏感区域进行网格细剖分,进一步对不同区域采用不同的数学函数或不同的参数控制来模拟海浪的涌动,同时通过设置相应的随机过程来增加敏感区域海浪的细节运动模拟。所提出的方法具有实现简单、计算消耗小、算法易于实现等优点,可满足游戏、动画等应用场景对海浪背景的实时性要求。仿真试验结果验证了模型的有效性。

关键词：海浪模拟几何建模人眼感知网格

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面向掩模精化的表面微加工MEMS器件几何建模

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微电子学 2011年第2期41卷 293-299页

作者：赵晓霞李建华凌浩刘玉生郭卫斌何高奇华东理工大学计算机科学与工程系上海200237 浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室杭州310027

MEMS器件设计流程中,为优化MEMS器件,常常需要对MEMS掩模进行精化设计。为了在MEMS精化设计中同步更新MEMS掩模与几何模型,提出一种面向掩模精化的表面微加工MEMS器件几何建模方法。该方法主要通过建立MEMS器件几何模型和工艺模型之间... 详细信息

MEMS器件设计流程中,为优化MEMS器件,常常需要对MEMS掩模进行精化设计。为了在MEMS精化设计中同步更新MEMS掩模与几何模型,提出一种面向掩模精化的表面微加工MEMS器件几何建模方法。该方法主要通过建立MEMS器件几何模型和工艺模型之间的依赖关系图,通过变动依赖关系,求出掩模精化所影响的几何元素,而后在几何模型中仅仅更新所影响的几何元素;对于所对应的几何模型存在拓扑突变等情况,该方法采用参数限定或局部几何模拟进行更新。实例分析表明,提出的几何建模方法能快速有效地响应掩模精化,从而有效地促进MEMS器件设计。

关键词：计算机辅助设计微机电系统表面微加工几何建模掩模精化

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牙齿刮切实验破碎坑的几何建模

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岩石力学与工程学报 2002年第9期21卷 1392-1394页

作者：杨迎新林敏张德荣西南石油学院机械工程系南充637000

牙齿刮切实验是“牙轮钻头与岩石互作用仿真”课题的基础实验研究工作。西南石油学院钻头研究室针对不同岩石、不同齿形的硬质合金牙齿,进行了大量的牙齿刮切破岩实验。以楔形齿和锥形齿为例提出了牙齿刮切破碎坑几何模型的建模过程,并... 详细信息

牙齿刮切实验是“牙轮钻头与岩石互作用仿真”课题的基础实验研究工作。西南石油学院钻头研究室针对不同岩石、不同齿形的硬质合金牙齿,进行了大量的牙齿刮切破岩实验。以楔形齿和锥形齿为例提出了牙齿刮切破碎坑几何模型的建模过程,并简要介绍了获取破碎坑几何模型特征参数的方法。

关键词：牙齿刮切实验破碎坑几何建模

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