[发明专利]一种动态网格的误差可控CAGE序列表示算法

说明书

本发明公开了一种动态网格的误差可控CAGE序列表示算法，包括实矩阵控制网格生成、基于Poisson方程的权重简化、稀疏矩阵控制网格生成和控制网格优化四个部分。给定输入三维形状序列和其中一帧的控制网格，该算法通过实矩阵控制网格生成得到控制网格序列，接着通过基于Poisson方程的权重简化得到具有局部性的稀疏坐标矩阵，之后执行稀疏矩阵控制网格生成，检测重构误差，如果最大误差值大于用户输入的容忍阈值，执行控制网格优化再重新执行上面三步直到满足用户指定值。本发明解决的是误差可控的动态网格的控制网格序列表示问题，可以应用到动态网格序列的压缩表示、加速编辑和形状迁移。

技术领域

本发明涉及计算机图形学和三维动画制作领域，尤其是指一种动态网格的误差可控CAGE序列表示算法。

背景技术

近年来，动态几何数据获取技术的飞速发展使得我们很容易捕捉不同的运动序列信息，同时也引发了一些新的可研究问题，其中之一就是三维运动序列的可编辑控制技术。任何编辑三维运动序列的框架算法中都需要高级控制结构。人工合成的运动序列一般都含有一个控制结构(骨架，控制网格等)，因为这些序列是通过编辑控制结构得到的。但是通过动态几何数据获取技术得到的运动序列一般都没有控制结构，它们一般是一个点集序列或者一个网格序列。对于这些点集或者网格序列，如果没有一个统一的控制结构，我们无法完成高效且有意义的编辑任务，所以研究如何为这些点集或者网格序列生成可编辑的高级控制结构是非常有必要的。

为动态几何序列生成一个控制结构能够有效地操纵序列，因为用户可以很直观地进行网格操纵，通过重用、编辑、变形迁移等技术就可以得到新的网格模型数据。不仅简单而且提高了数据的利用率。但是三种不同的控制结构在这些方面的表现不同，有着各自的优缺点。

此外，虽然三维形状信息捕获技术使得获取一个富含细节的三维形状序列不再是一件困难的事情，但是这样的一个序列大多包含成百上千帧且每一帧都有成千上万的顶点数目。虽然序列中每一帧动作都稍微有点不同，但是它们有着相同的顶点数目和拓扑关系，并且它们具有相同的局部特征。此外，例如人或者的有关节的三维模型的运动一般遵循一定的运动定律。这些都表明无论是几何形状还是整个三维形状序列中都存在着很多冗余的信息，所以寻找一种可用于压缩的表示形式是非常必要的。