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网格变形技术是近年来计算机图形学领域的一个研究热点,已广泛应用于影视动画、游戏娱乐等商业领域。随着许多学者对网格变形技术的深入研究,在网格变形领域出现了三次技术上的突破,分别出现了自由变形技术、多分辨率变形技术以及基于微分属性的网格变形技术。基于微分属性的网格变形方法特别是Laplacian网格变形方法是近年来被广泛应用的。Laplacian网格变形方法实现简单,易于理解,能够很好的表示曲面的局部细节特征,通过求解最小二乘系统,将误差分散到整个网格曲面,因此被广泛应用于曲面几何细节保持的变形。
本文对现有的网格变形技术进行了分析总结,深入研究了当今比较流行的Laplacian网格变形方法,针对Laplacian网格变形方法在保持曲面几何细节方面存在的缺点进行了改进,并对Laplacian网格变形方法的最小二乘系统求解进行了研究和程序验证。本文分析了Laplacian网格变形方法在变形过程中的几何敏感性,针对用Laplacian网格变形方法进行较大形变过程中出现的畸变情况,提出了基于角度约束的Laplacian网格变形方法;对于引入角度约束导致的非线性问题,本文将其转化为线性问题求解,并实现了更好的变形效果;本文还针对基本Laplacian求解框架的最小二乘系统,运用多目标优化理论分析,对基本Laplacian求解框架中的软约束权值进行了讨论,通过大量实验给出了一个合理的权值范围,在此范围内可以获得满意的变形效果。