[发明专利]基于表面积保持的3D网格变形方法

摘要

本发明涉及基于表面积保持的3D网格变形方法，针对柔软物体3D模型的变形问题，给出了一种有效、快速、逼真的3D网格物体变形方法，属于计算机应用领域，特别是计算机图形学、虚拟现实技术领域。该方法将各种形式的变形看成由基本弯曲变形组成，各基本弯曲变形的局部区域进行独立计算，通过各区域的接合获得整体的变形结果；根据控制曲线划分变形区域，通过分离和合成变形基础网格和细节网格，提出与原网格模型无关的基础网格变形算法；使用阻尼振荡曲线仿真柔软物体弯曲变形内侧的表面皱褶；通过保持基础模型的顶点列长度实现表面积保持，提高网格变形的真实感，从而实现3D网格模型的变形。

主权项

1、基于表面积保持的3D网格变形方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：初始化首先读取3D几何模型的原始网格，然后确定局部变形网格区域，定义局部变形网格区域的控制曲线，局部独立变形网格；根据控制曲线的设置，执行分离网格；步骤二：分离网格将步骤一中控制曲线所涉及的网格区域分离生成两层网格：基础网格和细节网格；步骤三：计算变形对步骤二中生成的基础网格，根据其控制曲线的弯曲状态，对基础网格上的任一顶点，首先计算该顶点所在的横截面，然后根据该顶点在该横截面中的相对位置，计算出变形后的最终位置，形成基础网格的变形，并将该变形结果作为步骤四的输入；步骤四：生成褶皱对步骤三中变形的基础网格，首先计算基础模型在弯曲变形过程中的表面积受压缩系数，根据该系数建立基于阻尼曲线的褶皱仿真函数，以便实现仿真物体弯曲变形内侧的皱褶；然后根据褶皱仿真函数计算基础网格上各顶点的高度调节值；之后通过保持各顶点列长度不变来实现模型变形中的表面积保持；最后将输出结果用于步骤五的输入；步骤五：合成网格将步骤二生成的细节网格和步骤四生成的褶皱变形基础网格进行合成，获得几何模型的变形结果，绘制变形网格；其主要计算过程如下：1)合成褶皱变形基础网格和细节网格，其过程是分离的反向运算；由于基础模型网格是规则网格，而原始模型网格一般是不规则网格，为使两网格的顶点一一对应，本发明使用三线性插值方法从变形后基础网格中获得投影点的坐标，针对细节模型的每一顶点，均采样其对应的基础网格坐标，然后叠加模型细节值；2)实时绘制网格模型变形效果。