基于單幅手繪線畫圖的三維自由形體重建和生成.pdf

1、在計算機圖形學和數字娛樂領域，手繪是一種重要的藝術呈現(xiàn)方式，也是人們傳達思想的一種常用方式。在三維形狀的創(chuàng)建和生成中,基于手繪的建模是一個熱門的研究方向。手繪建模以其特有的方式自然地將已有的藝術創(chuàng)造形式融合于三維模型的創(chuàng)建中，令設計者能夠專注于藝術的創(chuàng)作并從繁雜的建模操作中解脫出來。同時，手繪線畫圖中所包含的重要語義信息，也為三維物體的重建和生成提供了深度計算的一種線索。針對三維自由形體，本文著重研究基于用戶手繪的建模技術、基于單幅圖像

2、的建模技術、基于特征感知的形狀簡化建模技術。
　　本文主要工作和取得的研究成果如下：
　　1）在基于用戶手繪的三維建模方面，本文提出了一個有效創(chuàng)建三維對稱自由形體的建模方法和系統(tǒng)。三維重建任務通常將對稱形體分解為兩種類型的部分，即自對稱形體部分和相互對稱形體部分。兩種類型的部分均以交互方式創(chuàng)建：根據一個唯一的對稱面，用戶首先在繪制平面上為物體每個部分描繪二維曲線。利用鏡像對稱的特性，該方法可以方便地計算用戶手繪曲線的深度坐標

3、，從而獲得三維構造曲線。結合物體每個部分的一對對稱構造曲線和一對一般構造曲線，應用了改進的剖面混合算法為物體各部分生成參數曲面。最終逐步生成三維對稱自由形體并用網格表示。
　　2）在基于單幅圖像的三維建模方面，本文提出了一種利用二維手繪線畫圖重建生成三維對稱自由形體的便捷方法。在以單幅圖像為背景的畫布上，用戶首先根據圖像中的物體位置為待重建模型指定一個對稱面，然后為確定了對稱面的物體繪制出其各個子部分的手繪線條，每個子部分通常由四

4、條手繪曲線表示，即一對對稱曲線和一對非對稱的一般曲線。對稱曲線的深度坐標信息可以利用物體對稱面信息進行計算，一般曲線的深度坐標信息則可以由同一子部分的三維對稱構造曲線計算得到。利用恢復了深度信息的三維構造曲線，自由形體的每個部分可以分別由一對對稱構造曲線和一對非對稱構造曲線利用旋轉混合方法生成其參數曲面，并離散化為三角網格表示。最后,根據輸入圖像中物體的紋理信息，進一步合成自由形體每一部分的表面紋理以得到三維真實物體。
　　3）在

5、針對三維形狀的建模和簡化中，利用內容感知的視覺顯著性度量，本文提出了一種新穎的特征感知三維形狀簡化建模方法。通過在高度精細的三維網格上穩(wěn)定提取浮雕高度，并利用在高斯加權浮雕高度上尺度依賴的中心環(huán)繞算子計算模型視覺顯著性度量。在視覺顯著性度量主導下，本文的特征感知形狀簡化算法利用頂點對顯著性加權的高維特征空間二次誤差度量，在模型頂點對合并中基于誤差度量極小進行迭代收縮實現(xiàn)形狀簡化建模，其中的特征空間二次誤差度量在包含了網格頂點位置和法向信