[发明专利]使用几何推动式模型模拟可变形物体的方法

权利要求书

1、一种建立可变形物体的模型的方法，所述方法包括：

通过将已变形形状拉向经定义目标形状来建立所述物体的可变形弹性的模型。

2、如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

使用扩展形状匹配技术来定义所述目标形状。

3、如权利要求2所述的方法，其进一步包括：

定义所述已变形形状及原始形状中的点的相对位置；及

通过计算所述原始形状中的点的所述相对位置与所述已变形形状中的点的相对位置之间的变换来定义所述目标形状。

4、如权利要求3所述的方法，其进一步包括：

在计算所述变换之前，将变形状态应用于所述原始形状的所述点的所述相对位置。

5、如权利要求4所述的方法，其进一步包括：

使用单位矩阵初始化所述变形状态；及

基于未经旋转参考帧中的所述原始形状的变形更新所述变形状态。

6、如权利要求2所述的方法，其中使用所述扩展形状匹配技术来定义所述目标形状包括：

旋转及平移原始形状以定义所述目标形状。

7、如权利要求6所述的方法，其进一步包括：

定义用于旋转及平移所述原始形状的旋转矩阵及平移向量，以使所述目标形状与所述已变形形状之间的加权最小平方差最小化。

8、如权利要求7所述的方法，其进一步包括：

通过对线性变换矩阵执行极分解来定义所述旋转矩阵；及，

通过计算所述已变形形状及所述原始形状的相应质心来定义所述平移向量。

9、如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

根据线性或二次模式改变所述可变形弹性。

10、如权利要求9所述的方法，其中根据所述线性模式改变所述可变形弹性包括：

将线性变换应用于原始形状以定义所述目标形状。

11、如权利要求9所述的方法，其中根据所述二次模式改变所述可变形弹性包括：

将二次变换应用于原始形状以定义所述目标形状。

12、如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将所述已变形形状定义为多个群集。

13、如权利要求12所述的方法，其中通过将所述已变形形状拉向所述经定义目标形状来建立所述物体的可变形弹性的模型包括：

将所述群集的每一者中的数据点拉向所述目标形状内的对应群集中的数据点。

14、一种模拟可变形物体的方法，所述方法包括：

定义已变形形状中的多个点的位置及速度；及，

根据目标形状中的点的所述位置更新所述位置及速度。

15、如权利要求14所述的方法，其中更新所述位置及速度包括：

基于时间t时点的速度及时间t时目标点的位置与所述点的位置之间的差定义时间t+h时所述已变形形状中的所述点的速度；及，

基于时间t时所述点的位置及时间t+h时所述点的所述速度定义时间t+h时所述点的位置。

16、一种在模拟中描述物体变形的方法，所述方法包括：

定义与所述物体变形相关联的与已变形形状中的点与目标形状中的点之间的距离成比例的弹性力；

使用显式积分法求解朝向平衡的所述物体变形；及

通过在逐点基础上匹配原始形状与所述已变形形状且接着将对应于所述已变形形状的点拉向所述目标形状中的对应点，求解所述显式积分法。

17、如权利要求16所述的方法，其中在逐点基础上匹配所述原始形状与所述已变形形状包括：

选择所述原始形状中的一组点x_i⁰及所述已变形形状中对应的一组点x_i；

求出旋转矩阵R及平移向量t及t₀以最小化：

对(w_i(R(x_i⁰-t₀)+t-x_i)²的所有“i”的求和，其中w_i是每一点的权重。