[发明专利]一种基于流线变形的烟模型空间编辑方法

权利要求书

1.一种基于流线变形的烟模型空间编辑方法，其特征在于包括以下步骤： 

1)基于双层定点迭代计算方法进行烟模型数据序列的速度场求解； 

2)基于所求得速度场进行流线可视化，提取代表运动趋势的主要流线； 

3)用户交互地输入编辑路径，生成编辑数据的流线； 

4)将获得的两组对应流线作为约束条件，建立并求解空间变形模型； 

5)结合所求得空间变形模型，求解得到烟的编辑数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于流线变形的烟模型空间编辑方法，其特征在于：所述步骤1)中烟模型的速度场求解，其步骤为：首先是建模阶段，以经典光流模型为基础，建立烟模型的速度场计算模型，其中使用光照一致性和区域平滑性限制作为主要约束条件；在计算阶段，使用双层定点迭代计算方法，将速度场计算模型转化为线性求解问题，并使用高斯金字塔表示数据，由大到小的进行多尺度计算，最后得到烟模型速度场的求解结果。 

3.根据权利要求1所述的一种基于流线变形的烟模型空间编辑方法，其特征在于：所述步骤2)中，基于所求得速度场进行流线可视化，其步骤如下：首先，根据空间均衡的原则进行流线播种，然后利用四阶龙格库塔数值积分方法进行流线积分，最后根据空间分布和流线长度、曲率等特征选取代表运动趋势的主要流线。 

4.按照权利要求1所述的一种基于流线变形的烟模型空间编辑方法，其特征在于：所述步骤3)中，用户交互地输入编辑路径，其步骤为：对于二维数据，交互地使用拾取鼠标动作作为路径输入，对于三维数据，交互地指定编辑路径关键点文件，然后根据路径生成流线数据。 

5.按照权利要求1所述的一种基于流线变形的烟模型空间编辑方法，其特征在于：步骤4)中，基于流线的约束条件进行空间变形模型的建立和求解，其主要步骤如下：首先将编辑前后两帧不同数据之间的映射关系参数化定义为数学函数的形式，然后用步骤2)和3)得到的一组对应特征点条件进行约束，从而将求解问题转化为适用最小二乘法求解的问题，同时，为了使这种映射变换更平滑，加入了一种薄板样条函数来避免变换中可能出现的褶皱、空缺点问题，该样条函数使用了径向基函数(RBF)进行稀疏的数据插值，从已有的一组对应集合创建一组对应的平滑转换集合，最后将求解问题转化为可用线性系统求解问题。 

6.按照权利要求1所述的一种基于流线变形的烟模型空间编辑方法，其特征在于：所述步骤5)中，结合所求得空间变形模型，求解得到烟的编辑数据，步骤为：根据步骤4) 所求解的空间变形模型，按照烟模型数据中标准网格的坐标顺序，带入求解得到输入模型的对应网格坐标，然后根据三线性插值的方法，计算标准网格坐标的密度值，得到烟模型编辑数据。