基于显式表达的高效网格形变技术.pdf

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1、基于显式表达的高效网格形变技术论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员l：委员2：委员3：委员4：委员5：⑧齐东旭＼教授＼澳门科技大学吴恩华＼教授＼澳门大学吴威＼教授＼北京航空航天大学隐名评阅答辩日期：二。一一年三月一一院一院一院一院一学院一学一学一学一机学一机一机一机一算理一算一算一算一计学一计一计一计一学大一学一学一学一大江一大一大一大一业浙一江一江一江一工墼堂惭一遨腿堂垫墼瓢一惭叭一憾一鲨遨煅酬一卧一墼姒一懒汪一新一结一若一佳一刘一冯一童一旭一一

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4、ejianguniVersityof11echnologyDateoforaldefence：March2011浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了

5、解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日浙江大学博士学位论文摘要摘要随着扫描获取技术的发展，多边形网格表示方法凭借其普适的形状描述能力，得到了人们的高度关注和广泛的应用。今天，人们可以很容易地从真实世界获取高精度的网格模型。如何对这些已有模型

6、进行有效地编辑和复用，以满足造型和动画等领域的应用需求，成为了计算机图形学中非常重要的问题。高效的网格形变技术作为解决此问题的关键，是近年来研究的热点。根据形变函数的定义和计算方式，目前的形变方法主要可以分为两类。一类基于顶点坐标的显示表达式进行计算，以蒙皮、自由形变等空间插值方法为代表。此类方法算法简单、运行速度快、独立于模型表达，但是对结果缺乏有效控制，难以保证形变质量。另一类以微分域方法为代表，通过建立保持几何细节的目标能量形式，使用优化过程对顶点坐标进行隐式求解。此类方法能够得到高质量的形变结果，并支持多

7、种约束控制，缺点是依赖于特定的模型表达，且优化过程需要求解大规模系统方程，在处理复杂模型时算法复杂度很高。本文围绕复杂网格模型的形变问题展开研究，针对性地提出了多个基于显式表达的高效网格形变方法。其核心思想是通过引入新的显式表达式，以提高形变函数的表达能力和形变的自由度，并结合微分属性的优化进一步对形变效果进行控制。所提出的方法在保证算法效率的基础上，有效提高了形变结果的质量。本文的主要贡献有：·提出了一种基于四面体网格的光顺形变插值方法。针对传统重心坐标插值在单元边界处的一阶不连续现象，我们通过在四面体网格顶点

8、处引入一个额外的仿射变换，为边界处形变梯度的调整提供了新的自由度，并借助此自由度，实现了各单元内形变梯度的全局优化，进而得到了光顺的插值形变效果。该插值方法具有显式计算、局部支撑、适合G】PU并行处理等优点，具有很高的计算效率。该方法还可以拓展用于二维图像形变以及四面体网格的交互形变。·针对不同模型表达之间的形变迁移问题，提出了一种基于包围网格插值的形变迁移方法。我们将目