三維形狀幾何處理和交互式造型技術(shù)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 三維形狀的表示 2
1.1.1 參數(shù)曲線曲面表示 3
1.1.2 隱式曲面表示 4
1.1.3 細(xì)分曲面表示 6
1.2 網(wǎng)格模型表示 7
1.2.1 網(wǎng)格模型表示的優(yōu)缺點(diǎn) 10
1.2.2 網(wǎng)格模型的數(shù)字幾何處理 11
1.3 點(diǎn)云模型表示 12
1.3.1 點(diǎn)云模型表示的優(yōu)缺點(diǎn) 15
1.3.2 點(diǎn)云模型的數(shù)字幾何處理 15
1.4 本章小結(jié) 17
1.5 全書內(nèi)容組織結(jié)構(gòu) 17
1.6 未來工作展望 18
第2章 三維形狀的光順去噪 20
2.1 模型的光順去噪概述 20
2.2 基于粗糙度的三維模型保細(xì)節(jié)濾波 23
2.2.1 基于粗糙度的模型保細(xì)節(jié)濾波 23
2.2.2 基于保細(xì)節(jié)濾波的分層細(xì)節(jié)增強(qiáng) 30
2.3 基于L0稀疏優(yōu)化的幾何數(shù)據(jù)去噪方法 32
2.3.1 幾何去噪算法 32
2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 36
2.4 本章小結(jié) 40
第3章 三維形狀的簡化和重采樣 42
3.1 模型的簡化和重采樣概述 42
3.2 視覺顯著度引導(dǎo)的特征敏感形狀簡化 44
3.2.1 基于視覺感知的模型顯著性度量 44
3.2.2 視覺顯著度引導(dǎo)的特征敏感形狀簡化 47
3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 49
3.3 基于Meanshift聚類的自適應(yīng)重采樣方法 53
3.3.1 自適應(yīng)帶寬Meanshift理論 53
3.3.2 基于Meanshift聚類的點(diǎn)采樣模型簡化重采樣 56
3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 57
3.4 基于Gaussian球映射的點(diǎn)模型簡化重采樣 62
3.4.1 特征敏感重采樣算法框架 63
3.4.2 利用索引擴(kuò)散的采樣點(diǎn)初始聚類 64
3.4.3 合并孤立采樣點(diǎn) 65
3.4.4 優(yōu)化聚類生成正則化的圓盤形聚類 65
3.4.5 生成簡化代表面元 66
3.4.6 利用橢圓Splatting技術(shù)繪制簡化點(diǎn)模型 67
3.4.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 68
3.5 本章小結(jié) 72
第4章 三維形狀的修復(fù)與拼接 73
4.1 模型的修復(fù)與拼接概述 73
4.2 B樣條曲線與Hermite插值 76
4.2.1 B樣條曲線 76
4.2.2 Hermite插值 77
4.3 基于Hermite插值的網(wǎng)格拼接和融合 77
4.3.1 網(wǎng)格拼接和融合方法流程 78
4.3.2 邊緣曲線插值 79
4.3.3 拼接曲面Hermite插值 80
4.3.4 拼接區(qū)域光順平滑處理 81
4.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 82
4.4 特征保持的模型孔洞修復(fù) 85
4.4.1 模型孔洞區(qū)域特征線的檢測和匹配 85
4.4.2 曲面孔洞細(xì)節(jié)的修復(fù)方法 86
4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 90
4.5 本章小結(jié) 93
第5章 三維形狀的極值線繪制與交互著色 94
5.1 網(wǎng)格幾何的顯著性極值線繪制 94
5.1.1 特征線生成方法 95
5.1.2 極值線提取的統(tǒng)一框架 96
5.1.3 平均曲率極值線和感知顯著性極值線的提取 98
5.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 101
5.2 三維幾何數(shù)據(jù)的交互式著色方法 104
5.2.1 相關(guān)工作 106
5.2.2 交互式網(wǎng)格模型著色框架 107
5.2.3 點(diǎn)云模型的著色 110
5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 110
5.3 本章小結(jié) 113
第6章 三維形狀的交互式生成 114
6.1 基于用戶手繪的三維自由形體交互重建 114
6.1.1 自由形體交互重建流程 115
6.1.2 構(gòu)造曲線的深度坐標(biāo)計(jì)算 116
6.1.3 對稱形體三維重建 119
6.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 123
6.2 基于單幅圖像的三維模型生成 125
6.2.1 三維模型生成流程 126
6.2.2 基于單幅圖像的手繪線畫圖生成 127
6.2.3 對稱形體的三維重建 129
6.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 134
6.3 基于圓錐代理的單幅花朵圖像編輯 139
6.3.1 單幅花朵圖像編輯方法流程 140
6.3.2 花朵圖像的前景提取和背景修復(fù) 142
6.3.3 基于圓錐代理的花朵三維建模 144
6.3.4 基于三維模型的單幅花朵圖像編輯 149
6.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 150
6.4 本章小結(jié) 153
第7章 三維形狀的交互式編輯造型 154
7.1 基于手繪線條的三維模型雕刻 154
7.1.1 三維模型雕刻方法流程 155
7.1.2 手繪線條細(xì)化和三角面片剖分 156
7.1.3 模型頂點(diǎn)到手繪曲線集的距離計(jì)算 159
7.1.4 輪廓函數(shù)及頂點(diǎn)平移方向計(jì)算 160
7.1.5 三維模型雕刻操作 161
7.1.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 162
7.2 基于線畫圖案的三維模型雕刻 165
7.2.1 三維模型雕刻方法流程 166
7.2.2 輸入線畫圖案的預(yù)處理 167
7.2.3 模型參數(shù)化和離散雕刻線條生成 167
7.2.4 三維模型雕刻操作 170
7.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 170
7.3 模型敏感度驅(qū)動的保特征縮放 174
7.3.1 模型縮放方法流程 176
7.3.2 三維網(wǎng)格模型的邊敏感度度量 176
7.3.3 敏感度驅(qū)動的三維網(wǎng)格模型全局縮放 178
7.3.4 敏感度驅(qū)動的三維網(wǎng)格模型局部縮放 180
7.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 182
7.4 本章小結(jié) 185
第8章 三維形狀的空間變形 187
8.1 模型的空間變形概述 187
8.1.1 自由變形技術(shù) 187
8.1.2 骨架驅(qū)動變形技術(shù) 188
8.1.3 剛性變換技術(shù) 189
8.1.4 變形遷移技術(shù) 189
8.2 空間變形方法 190
8.2.1 改進(jìn)的重心坐標(biāo)插值 190
8.2.2 連續(xù)性能量 191
8.2.3 振動能量 191
8.2.4 位置約束 192
8.2.5 剛性約束 192
8.2.6 兩階段的編輯框架 194
8.2.7 誤差驅(qū)動的細(xì)分 195
8.2.8 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 197
8.3 空間變形遷移 200
8.3.1 體對應(yīng)關(guān)系 201
8.3.2 擬合源四面體控制網(wǎng)格的變形狀態(tài) 202
8.3.3 遷移后的優(yōu)化 202
8.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 202
8.4 本章小結(jié) 204
第9章 三維形狀的網(wǎng)格變形 205
9.1 模型的網(wǎng)格變形概述 205
9.1.1 多分辨率技術(shù) 205
9.1.2 微分坐標(biāo)技術(shù) 206
9.2 大尺度變形中的剛性約束 207
9.2.1 變形能量 207
9.2.2 迭代的求解框架 212
9.2.3 誤差分析 212
9.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 213
9.3 保細(xì)節(jié)的網(wǎng)格剛性變形算法 216
9.3.1 初始變形估計(jì) 217
9.3.2 模型變形中的局部細(xì)節(jié)保持 219
9.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 221
9.4 本章小結(jié) 223
參考文獻(xiàn) 224
彩圖