[发明专利]使用网格细分的细节保留几何模型变形方法

权利要求书

1.使用网格细分的细节保留几何模型变形方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1.输入初始模型                                                ，具体是：读取网格模型的几何信息，即定义，其中、、分别为初始模型点、边、面的集合；

步骤2.计算网格模型的低频模型，具体是：利用网格细分技术，计算初始模型顶点的细分极限顶点，从而获得低频模型，顶点集合为；低频模型的边、面拓扑关系与相同；

步骤3.计算网格模型的高频模型，具体是：以初始模型与低频模型之间的位移差作为几何细节特征，即，从而获得高频模型，高频模型的边、面拓扑关系与相同；

步骤4.对高频模型进行顶点信息编码，具体是：在低频模型的每个顶点上构建出局部正交坐标架，通过计算高频模型每个顶点在局部正交坐标架上的坐标，实现高频模型的顶点信息编码；

步骤5.计算低频模型中顶点的微分坐标，具体是：通过低频模型中的顶点信息，即中每个顶点的三维笛卡尔坐标与它相邻顶点的几何关系，计算得到每个顶点相应的微分坐标；

步骤6.计算变形后的低频模型，具体是：对低频模型进行几何变形，用户根据需求指定中的变形控制顶点，通过调整这些控制顶点的几何位置，对进行拉普拉斯几何变形操作，得到变形后的低频模型，模型的边、面拓扑关系与相同；

步骤7.对高频模型进行顶点信息解码，具体是：对变形后的低频模型，在中每个顶点上构建局部正交坐标架，并将高频模型中顶点信息的编码恢复到中对应顶点上去，得到变形后的高频模型；

步骤8.计算最终变形后模型，具体是：将变形后的低频模型和变形后的高频模型的对应顶点相加，得到最终变形后模型，模型的边、面拓扑关系与相同。

2.根据权利要求1所述的使用网格细分的细节保留几何模型变形方法，其特征在于：步骤2中极限模型的求解方法是根据网格细分思想进行构造的；由于只需对原模型的顶点进行编辑，所以没有必要进行具体的细分操作，即不必生成细分的中间顶点，只要计算出初始模型顶点的细分极限顶点即可，且极限模型的顶点与初始模型的顶点一一对应，拓扑关系相同；把极限顶点作为低频模型，用于步骤3求解高频模型、步骤4局部坐标的构建、步骤5和步骤6的微分坐标变形。

3.根据权利要求1所述的使用网格细分的细节保留几何模型变形方法，其特征在于：步骤4中高频模型顶点信息编码的过程如下：

(1)获取位移差，得到低频模型后，计算初始模型与其之间的位移，即；

(2)构建低频模型网格顶点上的局部标架；标架主要通过求得顶点法向坐标，产生出垂直于该法向并包含该顶点的切平面，并对某一相邻顶点进行投影，得到投影向量后与法向量进行叉积，这样得到三个局部正交坐标架的，几何细节便通过局部标架表示出来；

(3)把位移差用局部标架表示出来，得到的坐标即为高频模型顶点信息的编码结果；

高频模型顶点信息以位移差的形式记录了原模型的几何细节特征，用于步骤7和步骤8的坐标重建。

4.根据权利要求1所述的使用网格细分的细节保留几何模型变形方法，其特征在于：最终获得变形结果模型的方法如下：

(1)对低频模型进行基于微分坐标的拉普拉斯变形；用户通过交互手段，指定控制点，以及确定控制点的新位置，驱动模型进行变形；

(2)高频模型顶点信息解码后获得新的位移量，重建网格顶点，令，获得纠正顶点法向后的最终变形结果。