[发明专利]三维网格模型序列的渐变方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形学三维网格模型序列处理技术领域，具体涉及一种三维网格模型序列的渐变方法。

背景技术

网格模型序列(mesh)是同一个对象的一组网格模型，网格模型序列中的各个网格模型拥有不同的运动姿态，因而网格模型序列包含运动信息和几何信息。尽管网格模型序列在数据驱动的动画领域受到了广泛的研究和应用，但目前没有关于同时混合不同的网格模型序列的几何和运动(即网格模型序列渐变)的工作发表，只是存在少量网格模型序列间的其他处理技术的研究工作。

Kircher等人(Kircher S,Garland M.Free-form motion processing.ACM Transactions onGraphics,2008,27(2):12:1–12:13.)基于他们提出的曲面微分表示，开发了强大的运动处理工具。该工具提供了同一模型不同变形序列间多种处理技术，如关键帧插值、时间信号处理和运动混合等。

但是该工具的输入是同一模型的不同形变网格模型序列，因而不适用于本发明的应用背景。

Yang等人(Yang L,Xiao C,Fang J.Multi-scale geometric detail enhancement for time-varyingsurfaces.Graphical Models,2014,76(5):413–425.)提出了一种时空渐变技术，该技术能够将静态网格模型的几何细节逐渐迁移到给定的网格模型序列上，起到细节增强的作用。

Chen和Feng(Xue Chen and JieqingFeng.Adaptive skeleton-driven cages for mesh sequences.Journal of Visualization and Computer Animation,2014,25(3):447-455)提出了自适应骨架驱动Cage的控制结构用于编码网格模型序列，既提供了初始Cage的构造方法，又提供了骨架接口便于兼容其他动画处理技 术，同时自适应的构造方式能够提供高精度的重构质量和灵活的自动加细策略便于进一步提供重构精度。该工作可以为网格模型序列渐变提供良好的控制结构，但该工作只是建立起骨架驱动Cage结构，并未涉及网格模型序列渐变研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明一种三维网格模型序列的渐变方法，该渐变方法针对不同网格模型序列(即三维网格模型序列)同时进行几何插值和运动混合从而得到全新网格模型序列的网格序列渐变技术。

一种三维网格模型序列的渐变方法，包括如下步骤：

(1)分别构建源网格模型序列和目标网格模型序列，分别构建各个网格模型的骨架驱动Cage结构，所述骨架驱动Cage结构包括各个网格模型对应的骨架，以及附在骨架上的Cage；所述骨架的关节点处具有截面线；

(2)根据关节点处的截面线，分别对所有网格模型进行一致性分割，并利用分割结果对源网格模型序列中每个网格模型进行混合交叉参数化得到相应的兼容网格模型，源网格模型序列中所有网格模型对应的兼容网格模型作为相应的兼容网格模型序列；

(3)根据源网格模型序列和目标网格模型序列的关系以及兼容网格模型序列采用重构-插值的方式获得最终动态渐变的网格模型序列。

所述步骤(1)中针对源网格模型序列各个网格模型构建相应的骨架驱动Cage结构包括如下步骤：

(1-1)从所述源网格模型序列中任意选取一个网格模型为参考网格模型，建立该参考网格模型的骨架驱动Cage结构和关节点处的截面线；

(1-2)针对源网格模型序列中除参考网格模型之外的任意一个网格模型，将参考网格模型对应的骨架和关节点处的截面线迁移到该网格模型上，并以参考网格模型的骨架驱动Cage结构中的Cage作为源参考Cage，将源参考Cage迁移到该网格模型上得到源形变Cage，从而得到该网格模型的骨架驱动Cage结构和关节点处的截面线。

由于一个序列中所有网格模型具有相同拓扑，参考网格模型上的截面线和骨架可以自然迁移到序列中其他网格模型上。

源网格模型序列中所有网格模型构建得到的骨架集合即为源网格模型序列对应的骨架序列。

本发明中针对目标网格模型序列中各个网格模型构建相应的骨架驱动Cage结构的方法与源网格模型序列相同，且目标网格模型序列中所有网格模型对应的骨架即为目标网格模型序列对应的骨架序列集合。

所述步骤(2)包括如下步骤：