检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：栾勐浙江大学

学位级别：硕士

金属薄板的冲压成形技术经常用于制造工业产品的外覆盖件面板,它的成形质量影响着产品的视觉美观性,而对面板形状上的缺陷进行检测可以有效地指导工艺流程的改进。在现代的计算机辅助工程中,为了缩短产品开发周期、降低实验成本,常常使... 详细信息

金属薄板的冲压成形技术经常用于制造工业产品的外覆盖件面板,它的成形质量影响着产品的视觉美观性,而对面板形状上的缺陷进行检测可以有效地指导工艺流程的改进。在现代的计算机辅助工程中,为了缩短产品开发周期、降低实验成本,常常使用仿真技术对金属板材的冲压成形过程进行模拟,得到有限元网格形式的面板模型。这些模型真实地还原了面板形状,包括回弹现象以及面板表面的缺陷,因而有必要进一步研究对面板形状进行分析以检测和可视化潜在缺陷的方法。本文正是提出了一种全新的形状分析算法,可以在缺陷面板和参考面板之间存在着网格拓扑不同、以及由回弹造成的整体形状不一致的情况下,有效地分析缺陷尺度下二者之间的形状差异,从而检测和可视化潜在的缺陷,并且为之后自动化的缺陷定位、测量和评估等工作提供一个便于使用的度量标准。与以往的形状分析及可视化方法不同的是,本文提出的算法不是仅仅分析缺陷面板的几何信息,而是充分利用了参考面板的形状特征信息,是一种不需要结构光和反射模拟等辅助手段,纯粹基于数字几何的新技术。利用拉普拉斯变形框架和拉普拉斯谱分解技术,本文所研究的方法生成一组新的缺陷面板和参考面板模型,消除了原有的回弹现象以及网格拓扑区别,通过计算新模型对应顶点的法向偏差即可得到两者之间的形状差异。

关键词：形状分析拉普拉斯变形缺陷检测表面缺陷可视化

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单张图片自动重建带几何细节的人脸形状

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第7期29卷 1256-1266页

作者：王涵夏时洪中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室/移动计算与新型终端北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为了从单张图片中自动快速重建高细节人脸表情模型,提出一种从粗到细逐步优化的方法.首先从单张照片检测到的特征点中,通过多初值迭代方法优化求解对应的三维头部姿态和大尺度的人脸表情;其次以检测到的人脸特征点为依据对不准确的人脸... 详细信息

为了从单张图片中自动快速重建高细节人脸表情模型,提出一种从粗到细逐步优化的方法.首先从单张照片检测到的特征点中,通过多初值迭代方法优化求解对应的三维头部姿态和大尺度的人脸表情;其次以检测到的人脸特征点为依据对不准确的人脸表情进行矫正,并使用非刚性的迭代最近点方法对齐模型上的特征点和图像特征点,使用拉普拉斯坐标影响其余非特征点位置;最后使用带有常量假设的明暗重建形状方法为人脸模型重建细尺度的几何细节,以增加重建模型的逼真度.实验结果表明,文中方法能够在头部大幅度摆动的情况下生成更准确的带有几何细节的人脸模型;该方法不需要对图片的摄像机进行标定,也不需要预先训练或预设用户的特征模型和混合形状,同时不强制约束室内光照以及单调的背景环境.

关键词：图像重建人脸模型多线性模型方法非刚性迭代最近点方法拉普拉斯变形明暗重建形状

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基于迭代变形的多源数据融合技术

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机械工程学报 2014年第7期50卷 191-198页

作者：许治戴宁张长东宋英龙孙玉春原福松南京航空航天大学机电学院南京210016 北京大学口腔医学院口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室北京100081

通过获取的数据进行三维建模的精度直接影响后续的设计与加工制造。目前数据采集有多种方式,而单一数据源建模已经难以满足需求,为解决这一问题,提出一种多源数据融合方法。首先运用基于启发式搜索策略的特征线提取算法提取固定模型的... 详细信息

通过获取的数据进行三维建模的精度直接影响后续的设计与加工制造。目前数据采集有多种方式,而单一数据源建模已经难以满足需求,为解决这一问题,提出一种多源数据融合方法。首先运用基于启发式搜索策略的特征线提取算法提取固定模型的融合区域,然后采用迭代最近点算法实现两模型的空间位置匹配,最后基于迭代拉普拉斯变形对两模型进行表面形态融合,实现两者之间融合。数据源采用下颌CT数据以及光学三维扫描模型,试验表明该技术路线稳定可靠,融合过程无形态扭曲,最终结果反映物体真实物理结构,得到既有表面高精度又具有内部结构的三维模型。

关键词：多源数据融合迭代最近点算法拉普拉斯变形

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网格曲面上自由形状特征设计重用

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机械工程学报 2015年第19期51卷 164-173页

作者：黄锦池刘斌华侨大学数字化视觉测量厦门市重点实验室厦门361021

针对目前网格曲面上复杂特征重用困难的问题,提出一种保细节的特征重用方法。借助于拉普拉斯坐标蕴含的曲率、法矢等微分几何信息,提出基于微分坐标的重用特征边界环参数化方法,具有保长度、保曲率和保形状的特性,减小特征边界环从兴趣... 详细信息

针对目前网格曲面上复杂特征重用困难的问题,提出一种保细节的特征重用方法。借助于拉普拉斯坐标蕴含的曲率、法矢等微分几何信息,提出基于微分坐标的重用特征边界环参数化方法,具有保长度、保曲率和保形状的特性,减小特征边界环从兴趣区域映射至目标区域时所产生的形变。采用离散测地极坐标方法对目标网格进行局部参数化,按照参数坐标一致原则将重用特征的边界环映射至目标网格的指定区域,并以映射后的边界环顶点位置和法矢信息为约束边界条件,基于旋转不变量的改进拉普拉斯变形框架,对重用特征进行变形操作,使重用特征与目标区域实现自然过渡。所提特征设计重用框架无须对重用特征本身参数化,因而可以重用任意复杂的特征,且对特征的亏格数亦无限制。试验结果表明,所介绍方法健壮、有效,可用于复杂特征的迁移式设计重用。

关键词：测地极坐标重用参数化旋转不变量拉普拉斯变形

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特征尺寸驱动的鞋楦参数化设计

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机械工程学报 2017年第21期53卷 118-127页

作者：何恕预刘斌华侨大学数字化视觉测量厦门市重点实验室厦门361021 华侨大学特种能场制造福建省重点实验室厦门361021

针对鞋楦数字化设计中对非线性尺寸的约束要求,提出一种基于微分坐标变形的尺寸驱动曲面变形方法,实现围长驱动的楦型设计。基于足-楦尺寸的对应关系修改鞋楦上的非线性尺寸,将围长尺寸变化映射为围线形状的变化,再由变化后的围线形状... 详细信息

针对鞋楦数字化设计中对非线性尺寸的约束要求,提出一种基于微分坐标变形的尺寸驱动曲面变形方法,实现围长驱动的楦型设计。基于足-楦尺寸的对应关系修改鞋楦上的非线性尺寸,将围长尺寸变化映射为围线形状的变化,再由变化后的围线形状通过网格变形技术转化为楦型曲面的形状修改。通过迭代计算,可以保证围度曲线长度的精确约束;同时,根据楦型设计规律增加的位置约束和方向约束使变形后的曲面能够继承原有楦型曲面内在的形状特征;拉普拉斯变形拥有的特征保持性特点使变形后的鞋楦仍然保持原有的楦型样式,且其最小二乘意义下的求解框架有利于均布计算误差,使变形更加光顺、自然。试验结果表明,所提方法变形自然,实用性强。

关键词：鞋楦参数化设计特征尺寸围长拉普拉斯变形

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基于扫描点云和标准参数的古建筑构件正逆向建模方法研究

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激光杂志 2018年第4期39卷 34-39页

作者：胡春梅张方北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044 代表性建筑与古建筑数据库教育部工程中心北京100044 建筑遗产精细重构与健康监测实验室北京100044

古建筑构件三维建模可采用正向和逆向两种方式,但目前两种方式都难以满足建立完整且具有现实形态模型的需求,针对这一问题,提出一种利用正逆向建模相结合的混合建模方法。首先应用激光扫描点云数据逆向建模得到构件现实模型,再利用标准... 详细信息

古建筑构件三维建模可采用正向和逆向两种方式,但目前两种方式都难以满足建立完整且具有现实形态模型的需求,针对这一问题,提出一种利用正逆向建模相结合的混合建模方法。首先应用激光扫描点云数据逆向建模得到构件现实模型,再利用标准尺寸参数正向设计得到构件标准模型;以构件现实模型作为目标模型,通过模型配准和基于拉普拉斯坐标的形态变形算法,对构件标准模型进行变形后得到完整并具有现实形态的构件模型。采用故宫中和殿部分构件模型作为实验数据,实验结果证明了该方法的正确性和可行性,变形后模型表现细节较好,最终可得到完整且具有现实形态的古建筑构件模型。

关键词：古建筑构件三维重建正逆向建模拉普拉斯变形

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真实感人脸表情合成的关键技术研究

真实感人脸表情合成的关键技术研究

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作者：万贤美浙江大学

学位级别：博士

人脸表情动画技术作为计算机图形学的一个重要分支,一直是广大研究人员竞相追逐的研究热点。当前,该领域已取得大量研究成果,且被广泛应用于影视、广告和游戏等产业。《金刚》、《指环王》、《阿凡达》等作品中使用了大量的计算机合成... 详细信息

人脸表情动画技术作为计算机图形学的一个重要分支,一直是广大研究人员竞相追逐的研究热点。当前,该领域已取得大量研究成果,且被广泛应用于影视、广告和游戏等产业。《金刚》、《指环王》、《阿凡达》等作品中使用了大量的计算机合成人脸表情,它们向观众展现了人脸表情动画的无穷魅力。人脸表情合成技术的发展已深入人心。随着技术的发展和时代的进步,人们对合成表情动画的真实感与合成速度的要求也在不断提高。广阔的应用前景与技术的可行性必将使这一领域的研究得到越来越多的投入和关注。本文综述了人脸表情合成的发展现状,对现有方法进行分类并详细分析了各自的优缺点。在此基础上,我们对真实感人脸表情合成中的几个关键问题进行了深入探讨,提出了系统的解决方案,包括人脸运动数据的采集与人脸表情的提取、真实感人脸表情的合成以及人脸表情的编辑等。具体地说,本文的工作主要包括以下几个方面：给出了一种高精度人脸表情的采集与提取方案。对于光学运动捕获系统采集的人脸运动数据,我们使用径向基函数(Radial Basis Functions, RBF)插值将其映射到中性人脸模型所在的坐标系下,以获得中性人脸模型空间的人脸运动数据。借助于数据采集时标定的与人脸表情变化无关的标记点(marker),我们从中提取表演者的脸部表情信息,同时得到相应头部刚体运动。提出了一种基于拉普拉斯的表情合成技术,在人脸变形中保留人脸模型上已有细节特征,保证了合成表情的真实感。对于给定人脸模型,我们首先计算每个顶点的拉普拉斯坐标。在表情合成时,保持所有顶点的拉普拉斯坐标不变,由表情特征点的位移以及选取的固定点,计算人脸模型上其他所有顶点的新位置,从而合成新的人脸表情。结合提取的头部刚体运动,我们可以获得和表演者表情相似、头部姿态一致的目标人脸模型。提出了一种基于测地距离与RBF插值的人脸表情合成新方法。由于人脸模型中嘴巴、眼睛等孔洞区域的存在,欧氏距离与沿着曲面表面的测地距离差异较大,直接使用传统的基于欧氏距离的RBF插值容易产生这些孔洞区域被拉伸的结果。本文引入了一种近似测地距离的计算规则,能够测量从人脸表情特征点到人脸模型上其他顶点的测地距离。使用测地距离衡量人脸模型上顶点间的相互影响,结合RBF插值,从而合成真实感人脸表情。表情编辑是真实感人脸表情动画中的重要步骤,本文提出了一种基于时空的人脸表情动画编辑方法。我们使用拉普拉斯变形技术将用户对人脸表情特征点的编辑效果在空间域上传播到整个人脸模型。与此同时,用户对某一帧的编辑效果在时间域上以高斯函数的衰减模式在给定人脸动画上的邻近表情序列间传播。在编辑过程中,允许用户指定编辑在时间域上的传播范围,这为用户提供了人脸表情动画编辑范围的局部控制。提出了一种基于二维形变的人脸表情编辑技术。在表情编辑中,我们保持人脸模型中每个三角面片的形状和比例,使得它们的变形总和达到最小。同时,根据对人脸表情变化的观察,我们约束在变形中人脸外围轮廓边长总和不变,以合成自然、真实的人脸表情。该技术还可以应用于服装设计的初期,自动地计算服装在新姿势下的形态,以获得服装在不同姿势下的效果。这可以避免设计师对类似的服装进行简单、重复绘制,为设计师的设计工作以及与他人进行交流思想提供了一种辅助手段,提高了工作效率。我们选用人体骨架作为服装变形的驱动元素,由初始状态下的骨架自动获取变形中的控制点、以新姿势下的骨架计算这些控制点的目标位置,从而驱动新姿势服装的变形。我们分别使用了多个人脸模型对上述各种方法进行测试,均取得了不错的实验结果。最后,我们对本文的研究工作进行总结,分析了存在的问题,并指出了未来可能的研究方向。

关键词：人脸表情合成人脸动画拉普拉斯变形测地距离 RBF插值人脸表情编辑二维形变

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基于特征基因的草图三维造型方法研究

基于特征基因的草图三维造型方法研究

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作者：朱广宇浙江大学

学位级别：硕士

动漫、玩具和电影产业是文化创意产业的重要组成部分,正处于快速发展时期,但是随着发展水平的逐渐提高,我国在产品创新设计方面的不足,成为了制约这些产业发展的主要瓶颈。结合国家863计划项目“柔性复杂产品快速创意数字化设计方法研... 详细信息

动漫、玩具和电影产业是文化创意产业的重要组成部分,正处于快速发展时期,但是随着发展水平的逐渐提高,我国在产品创新设计方面的不足,成为了制约这些产业发展的主要瓶颈。结合国家863计划项目“柔性复杂产品快速创意数字化设计方法研究及其应用”(2009AA04Z103),本文对产品的创新设计的重要组成部分——三维造型设计进行了深入研究。产品三维造型设计由于具有几何形状的完全表达能力,正在产品创新设计中占据越来越重要的地位。但是现有三维造型软件操作复杂,不能很好地支持手绘草图,限制了企业的产品设计能力。为此本文提出了利用特征基因表达三维模型几何特征,通过草图绘制语义修改特征基因,并进一步实现三维模型变形的三维造型方法,从而实现草图三维造型。全文共分为以下六章：第一章：概述了我国动漫、玩具和电影行业发展现状,阐述了其产品设计现状以及其中存在的问题,并对国内外相关领域的研究情况进行了借鉴性介绍。由此给出了本文的研究内容和研究思路。第二章：给出了特征基因的定义、提取和优化方法。首先在对三维模型主要的线表示方法进行详细分析的基础上,给出了特征基因定义。然后对特征基因在三维空间提取算法进行了阐述。最后利用矢量化和简化处理,对特征基因进行优化。第三章：探讨了草图绘制语义、草图驱动特征基因变形及特征基因三维映射的基本方法。首先在对设计师常用草图绘制方法的归纳基础上,提出了草图绘制语义定义,并给出了语义识别过程的关键算法；其次在活动轮廓模型的基础上,针对特征基因给出了基于活动轮廓模型的特征基因变形算法；最后结合草图绘制及视觉认知的特点,提出了符合认知习惯的特征基因三维映射方法。第四章：针对不同草图绘制语义给出了相应的曲面变形算法。首先对具有曲面局部特征保持性质的拉普拉斯变形算法进行了阐述,并在此基础上分别针对修改、添加和阴影绘制等草图语义,分别实现了基于特征基因线条变动、添加和阴影效果的曲面变形方法,实现曲面造型。第五章：介绍了利用本文方法实现的三维造型CAD系统的基本功能,并给出了相应的产品造型实例。第六章：全文的总结和展望,对本文的主要研究内容和创新点进行总结,并指出了目前存在的主要问题及其改进思路。

关键词：三维造型三维模型线表示方法特征基因草图绘制语义活动轮廓模型拉普拉斯变形

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基于多视图立体视觉和迭代网格变形的个性化人手三维建模

基于多视图立体视觉和迭代网格变形的个性化人手三维建模

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作者：余权浙江大学

学位级别：硕士

手是人在与物理世界交互中使用得最为频繁的工具。在虚拟现实和交互游戏中,使用个性化而非通用的人手模型能够提升用户对虚拟环境的沉浸感和认同感,在一定程度上减轻了交互的难度,并提高了交互的准确性。然而构建个性化的人手模型是一... 详细信息

手是人在与物理世界交互中使用得最为频繁的工具。在虚拟现实和交互游戏中,使用个性化而非通用的人手模型能够提升用户对虚拟环境的沉浸感和认同感,在一定程度上减轻了交互的难度,并提高了交互的准确性。然而构建个性化的人手模型是一项非常具有挑战性的工作,原因在于人手的几何形状极其复杂,并且缺少足够的纹理特征,尤其是在使用低端设备和没有任何标记的情况下。本文利用网络摄像头,对用户的裸手进行个性化的三维建模。基本思路是首先在点线面三个层次上提取用户手的几何特征,通过立体重建构建三维点云,然后用点云指导通用的人手模板进行网格变形,逐步满足用户手的几何特征。本文综合使用轮廓凸包缺陷点(点层面)、轮廓点(线层面),以及SIFT、SURF和Sobel滤波响应(面层面),描述用户手的几何特征。注意到对于低分辨率的图像来说,这些特征的重要性和可靠性都是依次降低的；并且注意到下一次网格变形所需要的点云与模板之间的顶点对应关系,依赖于上一次网格变形的结果。因此本文提出了一种层次式的构建个性化人手三维模型的方法,即通过逐步网格变形,将通用的人手模板变形到具有用户手的几何特征,从而避免了一次性网格变形中低可靠性的特征冲淡高可靠性特征的情况。随着网格变形的进行,通用的人手模板越来越与用户的手相似,同时对用户手几何特征的准确性要求逐渐降低。这样本文就在低端设备和高精度之间做出了一个合理的折中方案。具体而言,本文的研究工作和主要贡献包括以下三个方面： (1)提出了一种新的个性化人手三维建模方法。由于使用了低廉的硬件设备,在人手皮肤图像纹理较弱、缺少足够的强特征的情况下,很难利用传统的视觉三维重建方法直接获得人手的三维模型。为此,本文首先从人手图像中提取点线面三个层次的特征点,并通过三维重建技术获得点云数据,以点云数据为约束,指导通用的入手模板分步进行网格变形,使得模板逐步满足用户手的几何特征,最终获得个性化的人手三维模型。 (2)提出了一种迭代网格变形算法。由于在网格变形中,模板和点云数据之间的顶点对应关系与网格变形处于一种相互依赖、相互耦合的关系,因此本文通过阈值的设置,将这两者交叉迭代进行,逐步获得最佳的网格变形效果。 (3)提出了一种基于单幅图像恢复轮廓三维信息的方法。为了充分利用图像的像素信息,本文要求人手尽量撑满整幅图像。根据本文的实际情况,在双目视觉中,左右视图图像中的人手轮廓并不存在对应关系,因此不能通过特征匹配的方法直接获得人手轮廓的深度信息。本文以双目视觉的三维重建基本原理为基础,假设人手轮廓点的深度信息在经过点特征的网格变形之后保持不变,由此得出轮廓点的近似三维信息。

关键词：虚拟手几何建模多视图立体视觉拉普拉斯变形迭代最近点算法

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基于Kinect动作驱动的三维细微面部表情实时模拟

基于Kinect动作驱动的三维细微面部表情实时模拟

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作者：梁海燕燕山大学

学位级别：硕士

产生引人注目的动态面部表情动画在计算机图形学中是一个具有挑战性的方面。近年来，虚拟角色越来越多的出现在计算机游戏、广告以及电影制作中，使得具有细微面部表情的角色动画变得越来越重要。本文提出一种生成三维细微面部表情实时... 详细信息

产生引人注目的动态面部表情动画在计算机图形学中是一个具有挑战性的方面。近年来，虚拟角色越来越多的出现在计算机游戏、广告以及电影制作中，使得具有细微面部表情的角色动画变得越来越重要。本文提出一种生成三维细微面部表情实时动画的新技术，驱动三维面部网格模型生成带有细微面部表情特征运动的虚拟三维角色动画。首先，为了实时捕获用户的不同表情状态特征，利用微软的Kinect3D体感摄影机对用户的面部表情进行实时的跟踪，通过分析捕捉得到的人脸运动数据，将运动数据分解为两个部分：头部的刚性运动和面部表情的运动。相对于依赖特定硬件设备的人体运动捕捉系统来说，Kinect降低了系统的硬件成本和调试维护费用，并且对于自然环境的复杂背景具有很好的适应性。其次，在用户面部表情的捕获和数据处理的基础上，利用拉普拉斯坐标局部细节保留的性质，使用拉普拉斯变形的方法把捕获的面部表情映射到一个中性的三维人脸模型上，对虚拟的三维人脸模型进行姿态重建，产生具有睁眼闭眼和嘴部运动等与用户表情状态一致的虚拟三维角色动画。再次，为了产生带有皱纹等细微面部表情特征的实时表情动画，生成带有毛孔、胡须以及凹凸不平粗糙感的皮肤纹理，利用GPU进行光照和法线贴图渲染，再根据Kinect捕获的动作单元计算动态纹理映射和皱纹产生的权重，并通过引入皱纹函数实时模拟皱纹运动状态，产生动作驱动的面部表情实时动画。最后，利用专业图形程序接口OpenGL和高级着色语言GLSL设计并实现了实时细微面部表情仿真系统。实验表明，利用本文的方法可以产生动作驱动的逼真细微面部表情实时动画，适用于数字娱乐、视频会议等领域。

关键词：三维角色动画表情捕获拉普拉斯变形动作驱动皱纹函数

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