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在数字几何处理中,如何便捷有效地对三维网格模型进行编辑,一直是研究工作者和动画设计师们关注的课题。正像图像分割在图像分析和理解中扮演的角色一样,三维网格分割在三维网格建模和编辑中也起到重要作用,有助于进行纹理合成、形状分析、识别匹配、建模和渐变等应用。 在图形学领域中,许多研究工作围绕自动分割算法进行,但是在某些特定应用中,诸如模型特定部分的编辑、模型渐变、建模等,自动分割算法无法满足用户的特定需求;在这种情况下,交互式分部分割方法显得尤为重要。本文提出一种交互式分部分割算法,能够帮助用户从三维网格模型中提取有意义的部分。用户使用勾画线的方式确定前景和背景种子面片,接下来系统分别指定前景和背景种子面片的标量值,并通过求解一个方程组得到模型所有面片的标量值,然后借助k-means聚类方法,得到分割边界的标量值并利用该值追踪出一条等值线,就是我们得到的初步分割,分割结果还可以进行优化和修正。 在三维网格分割算法的基础上,我们设计了一个对三维网格模型进行几何编辑的系统框架,并在该框架中实现了几何变形、模型拼接、模型渐变等功能。在几何变形的处理流程中,首先通过分割确定模型的待形变部分,然后用户设定形变参照勾画线和目标勾画线来控制模型的待变形部分,接着通过求解一个泊松方程,得到形变后的模型姿态。模型拼接操作主要有载入模型、进行分割、设定关键顶点、模型拼合、连接区域光顺等几个步骤。在模型拼接的基础上,还可以对序列模型分割下来的部分进行模型渐变,从而形成更多的结果姿态。 由于不需要计算测地距离,我们的模型分割算法求解速度较快,具有较广泛的适用性,不仅可以分割单个模型,而且可以分割序列模型。实验结果表明,我们的勾画式三维网格分割与编辑框架交互方式简单直观,结果模型自然平滑,具有较高的时间和空间效率。