[发明专利]一种基于细节编码及重构的物理变形方法

权利要求书

1. 一种基于细节编码及重构的物理变形方法，其特征在于：

(1)在预处理阶段，对原始的精细网格模型进行简化生成基网格模型，生成的基网格模型供运行阶段物理变形计算使用；

(2)基于基网格模型对精细网格顶点的位置及法向量进行细节编码；

(3)在运行时阶段，对基网格模型进行物理变形计算；

(4)根据步骤(3)中的物理变形后的基网格模型和步骤(2)中的细节编码重构精细网格模型，最后进行真实感绘制。

2. 根据权利要求1所述的基于细节编码及重构的物理变形方法，其特征在于：所述步骤(2)的进行细节编码的过程如下：

(1)查找基网格模型上的任一顶点p在基网格上的对应三角形，计算点任一顶点p到基网格所有三角形的距离，以其中距离最小者作为对应三角形；

(2)在所述的对应三角形内部查找对应点q，要求对应点q的法向量方向指向任一顶点p，对应点q满足(p-q)×N_q＝0，其中：N_q为法向量，对应点q的位置和法向量N_q分别由对应三角形的各顶点位置和法向量双线性插值得到；

(3)记录对应点q的位置，使该对应点q的法向量N_q以及任一顶点p和对应点q两点间距离h进行位置细节编码，记录对应点q所在的局部空间到世界空间的变换矩阵R_q，对任一顶点p在该局部空间的法向量方向N_local进行法向量细节编码；

(4)重复上述(1)-(3)步骤，直至对精细网格上的所有顶点都完成细节编码。

3. 根据权利要求1所述的基于细节编码及重构的物理变形方法，其特征在于：所述步骤(3)中的物理变形计算采用模态分析方法，实现步骤：

(1)根据基网格模型的有限元网格，计算物体的总体质量矩阵M和刚度矩阵K，阻尼矩阵C＝α₁K+α₂M，其中α₁和α₂为Rayleigh阻尼常数；

(2)确定系统的初始状态，包括：各顶点的初始位置u₀和初始速度

(3)根据公式MΦΛ＝KΦ对总质量矩阵M和刚度矩阵K进行特征值分解，计算相应的模态、特征值Φ及特征值矩阵Λ，去掉特征值过大的模态；

(4)令z＝Φ^-1·u，g＝Φ^T·F，Λ·z(α1Λ+α2I)·z.+z..=g,]]>z为在模态坐标中表示的值，F是系统所受的诸如碰撞或用户输入而产生的外力向量，I为单位矩阵，u为顶点位置。

(5)每帧通过数值求解步骤(4)中的二次微分方程Λ·z(α1Λ+α2I)·z.+z..=g,]]>计算模态坐标z的新值；上述修改后，相应的说明书中也要进行修改。

(6)根据u＝u₀+Φ·z更新各顶点位移u，如果模拟尚未完成，则返回步骤(5)，否则结束。