一种基于GPU的标量场驱动物理变形算法

基于标量场的变形技术是计算机图形学中的研究热点之一,其时效性问题一直未得到很好的解决.从自适应采样距离场的表示方法和基于物理的建模技术的优点出发,提出了一种基于GPU的标量场驱动的物理变形算法.在GPU上构造基于八叉树的自适应采样距离场(adaptively sampled distance fields,ADFs)对模型进行表示,将质点弹簧物理模型与ADFs相结合,依据物理动力学原理直接对ADFs进行控制产生模型的变形,在变形过程中对ADFs进行动态的自适应调整.为了避免由非规则结构引起物理上的非同质性,根据ADFs局部的空间分辨率大小来调整非均匀弹簧的刚度大小.实验结果表明,该算法具有较高的时间和空间效率,比CPU上的算法在时间上快一个数量级,可有效用于基于物理的交互式雕刻等动态应用中.     

基于物理的图形建模研究

逼真性是虚拟现实的重要特性,也是虚拟现实研究的难点。基于物理的图形建模是实观虚拟环境中物体逼真运动的基本方法,它构建动画角色的动力学模型并通过仿真计算它们的运动。该方法在视频制作、虚拟仿真、虚拟漫游等领域中具有重要的应用价值。与其它运动表示方法相比,可以实现虚拟环境中多种更为逼真的物体运动效果。该文分别以不变形物体（刚体）和变性物体（柔体）为例,介绍了虚拟现实系统中实现逼真物体运动的基于物理的建模思想,分析了它们的特点以及各自存在的问题和局限性。最后指出了要想理想解决物体建模问题所必须进一步研究和突破的若干技术。     

基于物理的变形曲线曲面造型技术综述

现代工业技术的发展对CAD技术提出了越来越高的要求,传统的曲线曲面造型技术属于几何造型方法,已不能完全满足对现代工业产品尤其是柔性件的建模要求,基于物理的曲线曲面造型技术应运而生。该文首先介绍了基于物理的曲线曲面造型技术的产生和研究现状,主要分析了该技术方法的理论基础和实现原理,在此基础上讨论了该方法中求解控制方程的建立,重点比较了两种建模思想：Gossard静态模型和D—NURBS动态模型,并对不同控制方程的求解方法如差分法、有限元法和数学规划法也做了一定的综述。文章最后指出了这一造型技术的优势和存在的问题,探讨了今后发展的方向和思路。     

一种用于软组织变形仿真的支撑球弹簧模型

基于经典的质点弹簧模型原理,提出一种用于软组织变形仿真的物理模型——支撑球弹簧模型。定义一系列具有质量、惯性以及体积特征的六自由度弹性支撑球,贴近软组织面模型下表面排布,支撑球之间由弹簧连接,共同构成软组织的支撑骨架来控制软组织的整体变形。软组织面模型的网格节点通过独立的弹簧与支撑骨架相连,当支撑骨架发生变形时将带动整个软组织发生变形。将此模型运用到角膜变形仿真中,获得了快速、稳定的变形效果,可进一步用于角膜虚拟手术。理论与实践均表明,该模型简单实用,效果良好。     

基于物理的植物叶子形态变化过程仿真造型

文中提供了一种对植物叶子造型的新方法,可以非常真实地展现叶子在干枯、老化过程中几何形态的变化.基于植物学和物理原理,文中引入了双层结构模型表达叶子的力学结构,很好地模拟了不同种类植物叶子形状的多样性.文中首先分析了叶子形状变化的原因,即在叶子枯萎过程中,叶肉和叶脉由于各自不同的组织结构,导致了收缩比例不同,从而在物理模拟中,通过建立关于叶子基本结构的双层质点-弹簧模型,并对上下两层的不同参数的合理设置,很好地表现了叶肉和叶脉的不同力学特性.双层模型的相互作用,决定了叶子最终变形的方式和效果,由此可以得到非常接近真实树叶的各种叶子形态.     

一种基于冲突的增量诊断方法

增量诊断是一种在离散事件系统中进行诊断的重要方法,因其能够根据新观测和原有诊断的结果进行进一步诊断,在长时间复杂行为的系统上有着良好的运行效率和诊断特性.文章提出了一种带有回溯的增量诊断方法.在离线定义的自动机链模型上根据在线观测进行局部诊断,用轨迹概率选出最可能诊断的同时,保存可行的候选诊断作为回溯点.若增量过程产生冲突,则回溯并根据新观测动态重新对候选诊断选择排序.既避免了不完全可诊断性条件下,增量诊断所面临的多候选选择,亦避免了由于仅保留最优结果导致的重复诊断.     

一种基于三棱柱体体元的三维地层建模方法及应用

传统的基于表面的数字模型在构建地层时会导致地层模型显示和分析的复杂化,例如在基于剖面的地层轮廓重建时,不同剖面之间轮廓线的分叉问题以及对应和拼接问题等。为了有效地显示在维层状地层的结构,建立了一种基于三棱柱体体元的数字地层模型,同时给出了相关的剖分算法,由于体元的引入,致使相应的剖面和切割算法得到了简化,并解决了工程地质中常见的层状地层模型任意剖面和任意切割的显示问题,也使工程中的多种操作可以在计算机上得到模拟,同时,还列举了基于该模型的相关应用。     

一种基于物理的实时细节保持变形算法

实时变形是计算机图形学研究的热点问题之一,复杂物体的实时变形至今仍未得到很好的解决.从物理变形方法和多分辨率网格编辑技术的优点出发,提出了一种适合于复杂弹性物体的实时变形算法.在预处理阶段,将原始精细网格模型进行简化以建立其基网格表示,基于基网格对模型的局部细节特征进行编码;在实时绘制阶段,在基网格上进行物理变形操作,并通过变形后的基网格和细节编码重构出变形后的精细网格.以上过程充分利用图形硬件的并行处理能力,利用像素处理器进行大部分计算操作.实验结果表明,该算法在变形过程中较好地保持了物体的局部特征,适合于表面细节复杂物体的实时变形应用.     

一种基于构件技术实现物理网络拓扑发现的方法

物理网络拓扑指的是一个通讯网内部实体的物理实际链接,准确自动获取物理网络拓扑图是完成许多重要网络管理任务的前提。以物理网络拓扑发现构件设计与实现过程为例,以UML为建摸语言,介绍了一种利用设计模式设计构件具体功能的方法。     

一种信息系统软件的动态扩展方法

随着应用环境的不断变化,对现有信息系统软件功能进行扩展的需求时有发生。该文介绍了一种利用动态链接库、动态菜单和数据库技术实现软件功能动态扩展的方法。     

力/触觉再现中柔性物体可视化物理形变模型研究进展

力/触觉再现技术的出现,为虚拟现实开辟了全新的应用领域,促使基于物理意义的柔性物体形变建模成为一个研究热点.系统地讨论了近年来基于物理意义的柔性物体形变建模方法,分析了基于直接构建的模型、基于连续介质力学的模型和其他相关模型的基本思想和优缺点.对这些建模方法的性能进行了细致的比较,并探讨了柔性物体物理形变建模的未来发展趋势.     

一种有效的隐式约束动力学布料动画方法

布料动画中,通常采用施加约束的方式限制布料的过度拉伸.已有的研究工作没有充分考虑拉伸约束与弯曲形变之间的关系,构造的动画模型并不完善,无法模拟布料无拉伸而多褶皱的“刚柔”相混的复杂变形效果.针对此问题,提出一种基于隐式约束力的布料动画方法.首先,建立有效的布料弯曲受力模型,并提出一种动态适应性约束方法,能够同时处理布料运动过程中结构和剪切2种不同类型的拉伸,避免单一结构拉伸约束导致的“过剪切”变形或者过约束导致的“刚性”失真效果;建立碰撞约束,避免局部调整穿透质点引起的过度拉伸问题.其次,将各种约束以隐式约束力的形式增加到动力学系统中,采用约束型迭代精化的方法进行求解.实验结果表明,该方法稳定有效,能够在保持布料弯曲形变的前提下,将拉伸控制在合理范围内,真实地刻画布料“易弯抗拉”的变形特征,实现逼真的布料变形动画模拟.     

血细胞动画素材的创建

人体血细胞的数字化在许多领域都有所应用,在动画制作中“血细胞”成为常用的素材。文章介绍了采用通用的3DsMax创作平台。实现血细胞从模型、材质、动画到渲染输出整个素材创建的过程和方法,通过实例验证了这一方法能够有效提高项目制作的速度。     

利用双线性分析的三维人脸表情模拟技术

具有真实感的三维人脸表情合成是计算机应用领域的一个热点问题.提出一种基于双线性分析的三维人脸表情生成方法.在对人脸数据进行分区域统计分析的基础上,建立了表情与身份相独立的双线性统计模型.设计了该模型的肌肉驱动方法,通过肌肉参数来驱动相应表情统计参数变化来生成丰富表情.对于输入的特定二维或三维人脸,利用形变模型(Morphable Model), 可自动实现其模型匹配.实验结果表明,该方法能够模拟各种具有较高真实感的人脸表情.     

一种新型的雨滴微观特征提取方法*

雨滴颗粒的数目、形状、尺寸以及谱分布是准确反演降雨强度的基础,为了获取自然环境下的雨滴微观特征量,本文采用迭代最大熵分割算法,获取雨滴图像的灰度区域阈值,通过阈值比较,把雨滴颗粒从图像中分割出来,在此基础上,把凹点匹配分割算法引入粘连雨滴的分割研究中,以链码差和曲率作为判断准则,选取凹点进行匹配,实现粘连雨滴的精确分割,以几何均值算法标记不同雨滴颗粒质心位置,记录雨滴特征量,提出了一种新型的雨滴微观特征提取方法。通过实验表明,该算法不仅能够有效地从图像中提取边界区域明朗且颗粒完整的雨滴,而且能够对粘连雨滴颗粒进行分割,从而可精准地从图像中获取雨滴微观特征量。     

三维动画技术浅析

简单介绍三维计算机动画技术的原理和实现,对里面的关键帧部分的概念进行阐述,并说明计算机三维动画技术的应用前景,同时,结合现代技术的研究,提出计算机三维动画技术领域有待注意的关键技术问题及研究方向。     

浅析日本“有限动画片”

本文将对日本通过动画制作的革新—"有限动画片"模式深入研究,并对其形成完善产业链的过程进行分析探讨,从中解读了其成功的部分原因,并得到了让我国动画产业进一步发展的启示。     

一种骨架驱动的近岸涌浪动画合成方法

大面积水面及波浪的快速建模与可控动画一直是计算机图形学研究的热点问题之一,但是由于天然波浪的复杂性与不规则性,现有的波浪模拟方法无法在计算效率与真实感之间很好的权衡.本文针对此问题,以近岸涌浪为对象,研究波浪形态特征的表示与提取方法,快速生成可控的波浪动画.首先以波浪视频为数据源,利用数学形态学算法从水面视频图像中提取出涌浪骨架特征;然后根据此特征控制涌浪形状与高度,重用高度场数据生成可控的更加多样的近岸涌浪运动形态,克服了流体动画计算效率低下且难以交互控制的缺点.实验表明本文提出的方法能够以简单直观的控制方式,快速实现用户期望的变形效果.     

动态三维真彩色晶体结构绘画系统的设计

将计算机三维动画技术引入晶体结构研究,用Ｃ语言设计制作出用于绘制动态三维真彩色晶体结构图的大型计算机绘图软件包－－晶体结构三维实验造型系统软件包３ＤＳＰＬＯＴＳ,利用晶格常数、空间群、原子坐标和原子半径等参数在计算机模拟的三维空间内制作出晶体结构的动画影像,引入三维晶体结构动画概念,使晶体结构的绘图技术从静态图向动态图发展。     

用VB设计汉诺塔动画游戏

汉诺塔问题是程序设计教学中关于递归调用的经典案例。该文介绍了用VB设计汉诺塔动画游戏程序的基本过程,其中重点介绍了用VB的自定义数据类型和图形处理技术设计游戏步点状态记录和动画效果的方法。