基于实物三维测量数据的浮雕曲面生成研究

发布时间：2017-09-27 15:15

  本文关键词：基于实物三维测量数据的浮雕曲面生成研究

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【摘要】： 浮雕是在平面或曲面上雕刻出凹凸起伏形象的一种雕塑,是一种介于二维与三维之间的艺术表现形式。目前的浮雕CAD设计软件大多通过二维图形或图像来进行浮雕设计,存在用户交互多、复杂细节的浮雕难以设计等问题。本文研究通过实物三维测量数据来生成浮雕的方法,首先运用三维扫描仪对实物模型进行数据采集,然后在曲率分析或特征提取的基础上对三维模型进行深度压缩,生成具有丰富细节的浮雕曲面。这种方法具有用户交互少、生成的浮雕细节丰富、浮雕视觉效果接近三维实物等优点。本文主要研究工作如下: 通过对z-buffer消隐算法的改进,设计了三角网格模型的可见性判断算法,得到给定观察方向下的浮雕模型的可见部分;并通过对三角面片的分裂细化得到模型可见部分的精确轮廓,使得后续生成的浮雕有很好的轮廓效果。 提出了一种能保持模型细节的浅浮雕生成算法。该算法将浮雕压缩过程分解为为整体线性压缩和细节非线性压缩两部分,整体线性压缩能保留模型的整体形态,以曲率为基础的细节非线性压缩能生成浮雕的丰富细节。由于算法直接对三角网格模型的顶点的深度值进行修改,无需求解大型线性方程,速度快,效率高。 研究并提出了一种线雕浮雕的生成算法。根据网格顶点在视线方向上的法曲率的大小来定义和提取模型上的特征点,并利用数学形态操作中的膨胀和腐蚀对特征点集进行优化,对这些特征点集给定线雕高度,实现三维模型的线雕浮雕生成。文中通过大量的实例,验证了本文算法的有效性。
【关键词】：浅浮雕 z-buffer 曲面曲率 曲面轮廓 特征 特征识别
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：J314
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 浮雕简介11-12
• 1.2 逆向工程与实物三维测量12-13
• 1.3 浮雕数字化设计13-16
• 1.3.1 基于扫描复制的浮雕数字化设计13
• 1.3.2 基于二维图形图像的浮雕数字化设计13-14
• 1.3.3 基于三维模型压缩的浮雕数字化设计14-16
• 1.4 选题依据和主要内容16-18
• 1.4.1 选题依据16
• 1.4.2 研究内容16-18
• 第二章 三维模型的可见性判断18-30
• 2.1 数据模型18-21
• 2.1.1 三维模型的表示方法18-19
• 2.1.2 三角网格模型的数据结构19-21
• 2.2 Z 缓冲区算法21-26
• 2.2.1 Z 缓冲区算法简介21-22
• 2.2.2 网格模型中的Z 缓冲区算法22-24
• 2.2.3 Z 缓冲区算法改进24-26
• 2.3 浮雕轮廓线提取26-29
• 2.3.1 自由曲面的轮廓线定义26
• 2.3.2 网格模型的轮廓线提取26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 细节保持的浅浮雕生成30-52
• 3.1 三维模型的曲率分析30-37
• 3.1.1 曲率定义30-33
• 3.1.2 三角网格曲面曲率计算33-35
• 3.1.3 各种曲率的比较35-37
• 3.2 三角网格模型傅立叶分析37-39
• 3.2.1 傅立叶分析介绍37-38
• 3.2.2 三角网格模型傅立叶分析38-39
• 3.3 浮雕线性压缩39-42
• 3.4 细节特征保持的非线性压缩42-51
• 3.4.1 对数非线性压缩函数42-48
• 3.4.2 双曲正切压缩函数48-51
• 3.5 本章总结51-52
• 第四章 基于特征识别的线雕生成52-62
• 4.1 特征介绍52
• 4.2 数学形态学基本算子52-53
• 4.3 特征区域生成53-55
• 4.3.1 径向曲率估算53-54
• 4.3.2 特征点识别54-55
• 4.4 特征区域优化55-59
• 4.4.1 特征区域膨胀55-57
• 4.4.2 特征区域腐蚀57-59
• 4.5 基于特征标识的浮雕压缩59-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-63
• 5.1 全文总结62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果67

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 江嘉晋;基于三角网格模型细节分析的浮雕曲面生成研究[D];南京航空航天大学;2011年

2 汤正翔;基于三角网格的浮雕曲面编辑和粘贴研究[D];南京航空航天大学;2011年

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本文编号：930396