距离约束的网格曲面曲线设计方法
作者:
作者单位:

作者简介:

金耀(1984-),男,博士,讲师,CCF专业会员,主要研究领域为计算机图形学,数字几何处理.
宋丹(1992-),女,博士,讲师,主要研究领域为计算机图形学,计算机视觉,三维人体重建,虚拟试衣.
俞成海(1975-),男,副教授,主要研究领域为移动应用,人工智能.
马文娟(1982-),女,博士,讲师,主要研究领域为计算机视觉,图形图像处理.
宋滢(1981-),女,博士,副教授,CCF专业会员,主要研究领域为真实感图形建模及绘制.
何利力(1966-),男,博士,教授,博士生导师,主要研究领域为图形图像,数据库.

通讯作者:

宋滢,E-mail:ysong@zstu.edu.cn

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(61702458,61602416);浙江省自然科学基金(LY17F020031,LQ12F03012);浙江省公益技术研究工业项目(2016C31072,2017C31032);浙江省重大科技专项重点社会发展项目(2015C03001),浙江省服装个性化定制协同创新中心项目(浙教高科[2016]63号);浙江理工大学科研启动基金(15032165-Y,15032166-Y)


Curve Design Method on Mesh Surface Based on Distance Constraints
Author:
Affiliation:

Fund Project:

National Natural Science Foundation of China (61702458, 61602416); Natural Science Foundation of Zhejiang Province of China (LY17F020031, LQ12F03012); Public-interest Technology Research for Industrial Project of Zhejiang Province (2016C31072, 2017C31032); Science & Technology Program of Zhejiang Province (2015C03001); 2011 Collaborative Innovation Center for Garment Personalized Customization of Zhejiang Province (No.63, 2016); Startup Foundation of ZSTU (15032165-Y, 15032166-Y)

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    摘要:

    针对现有网格曲面曲线设计方法鲁棒性差、收敛慢、适用范围窄等不足,提出一种基于距离约束的新方法.该方法将复杂的流形约束转化为距离约束,并与光滑、插值(逼近)约束共同描述成优化问题.求解时,用切平面逼近局部曲面,并将距离约束松弛成用点到切平面的距离.由于计算距离所用的曲线上的点与其对应的切点相互依赖,采用“整体-局部”交替迭代的策略,并运用Gauss-Newton法的思想控制其收敛行为:整体阶段,通过距离近似将其松弛成凸优化问题求解迭代步长;局部阶段,采用鲁棒高效的投影法将优化后的曲线映射到曲面以更新切平面;最后,利用切割平面法将所有处于松弛状态的折线映射到网格曲面.实验结果表明:该方法与现有方法相比,在效率、鲁棒性、可控性、应用范围等方面均表现出优势.

    Abstract:

    Existing work of designing curves on mesh surface suffers from issues such as weak robustness, slow convergence, and narrow application ranges. To address these issues, a distance constrained approach is proposed, which converts the complicated manifold constraint into distance constraint, and formulates the problem as a constrained optimization combining with smoothness and interpolation (approximation) constraints. To solve the optimization, the curve is discretized into a poly-line, and the distance constraint is relaxed to point-to-plane distance by approximating the local surface patch with tangent plane. Since the curve points and the corresponding tangent points involved in the distance calculation are interdependence, a “local/global” alternating iteration scheme is adopted and the idea of Gauss-Newton method is used to control the convergence behavior. In the global stage, the iterative step is solved by relaxingthe problem into a convex optimization via distance approximation. In the local stage, a robust and efficient projection method is applied to update tangent planes. Finally, each segment of the poly-line is projected onto the surface by cutting planes. Experiments exhibit that the proposed method outperforms existing work on various aspects, including effectiveness, robustness, controllability, and practicability.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

金耀,宋丹,俞成海,马文娟,宋滢,何利力.距离约束的网格曲面曲线设计方法.软件学报,2020,31(10):3266-3279

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  • 收稿日期:2018-07-16
  • 最后修改日期:2018-12-03
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  • 在线发布日期: 2020-10-12
  • 出版日期: 2020-10-06
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