【摘 要】
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三维网格模型编辑方法在计算机辅助几何设计和计算机动画等领域具有重要的作用。由于自由变形技术和多分辨率编辑技术对模型的几何细节处理存在一定的问题,因此产生了新的几何
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三维网格模型编辑方法在计算机辅助几何设计和计算机动画等领域具有重要的作用。由于自由变形技术和多分辨率编辑技术对模型的几何细节处理存在一定的问题,因此产生了新的几何表示方法和计算模型,这些方法称为基于微分表示形式的网格编辑方法。Laplacian网格编辑方法是近年来新发展起来的这类方法之一,可用于计算机动画和工业造型中的模型编辑,该方法易于实现、操作简便,可实现变形、Morphing、光滑、融合等多种网格编辑功能,因而受到广泛关注。
本文深入研究了Laplacian网格编辑方法,探讨Laplacian坐标的构造和模型重建问题,分析Laplacian坐标对网格模型局部几何细节特征的保持能力有限的原因,提出了相应的改进方法。第一,针对Laplacian网格编辑方法在变形过程中可能产生体积膨大、缩小等畸变情况,提出了一种基于线性边约束的Laplacian网格编辑方法。该方法通过对控制边进行变形操作,实现较为复杂的变形效果,并改善变形过程中的畸变情况。第二,针对Laplacian坐标不具有平移敏感性的问题,提出了平移敏感的Laplacian网格编辑方法。该方法两次求解最小二乘系统,首先通过原Laplacian坐标重建一个中间模型,计算该模型的顶点法线,并旋转中间模型的Laplacian坐标至顶点法线的平行方向,再次重建模型获得最终结果。该方法实现了平移敏感的变形效果,能更好地保持三维网格模型的局部几何细节特征。第三,采用迭代的方法重建模型,逐渐逼近精确解。即迭代求解最小二乘系统,获得逼近精确解的变形模型。最后,在实验环境中实现了本文提出的上述改进方法,实验结果证明,本文的方法能够得到较高质量的变形效果。
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