三维点采样模型的几何处理与形状造型

序前言第 1章绪论 ?1 1.1三维数字几何数据的表达方法 1 1.1.1 三角网格表示 2 1.1.2 离散采样点(点元)表示 ??2 1.2点采样模型的计算机生成流程 4 1.2.1 三维数据获取 ??4 1.2.2 曲面重建和表示 ?5 1.2.3 几何处理和形状造型 ??8 1.2.4 基于点的绘制 ??8 1.3点采样模型几何处理和形状造型 9 1.3.1 三维扫描数据点的获取 ?10 1.3.2 点采样模型预处理 ?11 1.3.3 表面属性分析 ?13 1.3.4 特征提取 ?14 1.3.5 曲面简化和重采样 15 1.3.6 形状造型 16 1.3.7 纹理合成 18 1.3.8 点采样模型的动画 ??18 1.4全书内容组织结构 19第 2章点采样模型几何处理中的基本问题 21 2.1采样点邻域的选取 ? 21 2.1.1 欧氏邻域 ?? 22 2.1.2 K-最近点邻域 22 2.1.3 投影邻域 ? 22 2.2 Meanshift邻域选取 ?? 23 2.3点采样模型的微分属性估计 26 2.4基于能量极小原理的曲率估计 ? 28 2.4.1 基于面元的曲率估计 ?? 28 2.4.2 基于点云的曲率估计 30 2.5基于投影方法的微分属性估计 ?31 2.5.1 微分几何理论 31 2.5.2 主曲率和主方向计算 ?? 32 2.5.3 计算法截线的法曲率 33 2.5.4 投影方法 ? 33 2.5.5 实验结果 ?? 34 2.6本章小结 36第 3章点采样模型的参数化方法 38 3.1三维模型的参数化 38 3.2点采样模型的参数化 ?? 40 3.3点采样模型的调和映射参数化 ?? 40 3.3.1 点采样模型的参数化方法 40 3.3.2 基于调和映射球面中值性质的权因子构造 ?? 42 3.3.3 调和映射参数化中权因子的确定 44 3.3.4 实验结果和讨论 ?? 44 3.4基于统计的分片参数化方法 ? 46 3.4.1 多维尺度分析参数化方法 46 3.4.2 实验结果与讨论 47 3.5本章小结 ?? 49第 4章点采样模型的分片方法 ?? 50 4.1三维模型的分片概述 50 4.2三维模型的分片方法 ? 51 4.3基于聚类的点采样模型分片方法 ?? 52 4.4基于 Level Set的交互式区域分割方法 55 4.4.1 Level Set 方法 ? 55 4.4.2 点采样模型测地线求取和交互式区域分割 56 4.5本章小结 ? 62第 5章点采样模型的光顺去噪方法 ?? 64 5.1三维模型的光顺去噪 ? 64 5.2基于平衡曲率流方程的点采样模型光顺算法 65 5.2.1 鲁棒的各向异性流 ?? 66 5.2.2 保体积流 ?? 69 5.2.3 动态平衡曲率流 ?? 70 5.2.4 实验结果与讨论 73 5.3点采样模型的非局部去噪算法 75 5.3.1 非局部去噪基本原理 75 5.3.2 点采样模型采样点几何灰度值 ?? 76 5.3.3 点采样模型 NL-Means去噪算法 ? 77 5.3.4 聚类加速计算 ? 79 5.3.5 实验结果与讨论 80 5.4本章小结 83第 6章点采样模型的简化重采样方法 ? 84 6.1大规模点采样模型的简化 84 6.2三维模型的简化重采样 85 6.3自适应带宽 Meanshift理论和方法 ?? 86 6.4基于 Meanshift聚类的点采样模型简化重采样 ?? 89 6.4.1 Meanshift局部模式点的层次聚类 ? 90 6.4.2 曲面 Splat面元表示 ?? 90 6.4.3 实验结果与讨论 ?? 90 6.5基于 Gaussian球细分的形状 Isophotic L2,1误差分析 96 6.6基于 Gaussian球映射的点采样模型简化重采样 ? 99 6.6.1 特征敏感重采样算法框架 ? 99 6.6.2 利用索引扩散的采样点初始聚类 100 6.6.3 合并孤立采样点 ? 102 6.6.4 优化聚类生成正则化的圆盘形聚类 ? 102 6.6.5 生成简化代表面元 ? 103 6.6.6 利用椭圆 Splatting技术绘制简化点采样模型 ? 103 6.6.7 实验结果与讨论 104 6.7本章小结 108第 7章点采样模型的形状修复和纹理合成方法 ? 110 7.1三维模型的形状修复和纹理合成概述 110 7.2三维模型的形状修复 ? 112 7.3点采样模型的纹理修复 ?? 113 7.4点采样模型的几何修复 ??115 7.4.1 模型几何细节编码 ?? 115 7.4.2 基于上下文的几何修复 ? 116 7.4.3 结构扩散的几何修复 ? 117 7.4.4 几何克隆技术 118 7.4.5 实验结果与讨论 ?? 119 7.5纹理合成相关工作 ? 119 7.6基于 EM算法的图像纹理合成 ? 120 7.7点采样模型纹理合成预处理 ? 121 7.7.1 点采样模型均匀聚类剖分 ?? 121 7.7.2 具有重叠区域的计算单元块构建 122 7.7.3 三维表面纹理方向场的建立 ? 122 7.7.4 计算单元块的局部参数化 ?? 123 7.8基于全局优化的点采样模型纹理合成 124 7.8.1 点采样表面上纹理能量方程的建立和求解 ? 124 7.8.2 基于流场引导的可控纹理合成 ? 127 7.8.3 纹理表面的几何粗糙感 ? 128 7.8.4 实验结果 129 7.9本章小结 130第 8章点采样模型的形状造型方法 ? 131 8.1三维模型的编辑造型 ? 131 8.2点采样模型的形状造型系统 131 8.3点采样模型的多分辨率形状编辑 ? 132 8.3.1 多分辨率基曲面定义 ? 133 8.3.2 几何细节表示 136 8.3.3 基于几何细节映射的几何造型 ? 136 8.3.4 几何细节迁移 ?? 139 8.3.5 实验结果与讨论 ? 142 8.4点采样模型的高频细节调控 ? 143 8.4.1 理论基础 ? 143 8.4.2 高频几何细节定义 ? 144 8.4.3 高频几何细节调控 ? 147 8.5点采样模型的保持高频细节编辑 ? 154 8.5.1 生成简约采样点集 154 8.5.2 保细节编辑简约采样点集 ?? 155 8.5.3 扩散变形场 157 8.5.4 实验结果 158 8.6本章小结 ?? 161第 9章点采样模型的形状变形方法 ? 162 9.1三维模型的形状变形 162 9.2点采样模型的静态建模和动态造型 ?? 163 9.3点采样模型的保细节形状编辑 ?? 163 9.3.1 法向几何细节定义 163 9.3.2 点采样模型的保细节编辑 ?? 165 9.3.3 实验结果 ? 166 9.4点采样模型的形状 Morphing ?? 167 9.4.1 大规模点采样模型数据的参数化 ?? 168 9.4.2 特征点匹配 ?? 168 9.4.3 参数域类聚合并和映射生成 ?? 170 9.4.4 Morphing路径问题 ? 171 9.5点采样模型 Morphing中动态重采样 ? 172 9.6基于分片的点采样模型 Morphing ?? 172 9.6.1 点采样模型 Morphing 172 9.6.2 实验结果与讨论 ? 173 9.7本章小结 175第 10章总结与展望 ?? 176 10.1 总结 176 10.2 工作展望 ? 178参考文献 ? 180彩图 ?? 193

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