[发明专利]一种基于物理的三维云运动演化方法

摘要

本发明公开了一种基于物理的三维云运动演化方法，属于计算机图形学领域，该方法以两张自然积云图像为输入，可以实现自动从初始三维积云形状运动演化到目标形状。首先，根据从给定的两张积云自然图像中分别重建三维积云模型，并对第一个三维积云模型进行粒子采样获得云粒子数据；其次求解积云在大气运动过程中的热力学方程、状态变化方程和运动方程，实现积云的物理运动过程；再次，采用PBF方法在运动过程中维持云粒子的密度不变，保证积云在运动过程中的不可压缩性；然后，通过对目标形状进行表面粒子采样，结合流固交互策略，实现云粒子与目标形状的耦合；最后，根据积云的前后时间帧的运动状态调节积云在运动过程中受到的外力，驱动积云的物理运动过程直至最终形状与目标形状一致。

主权项

1.一种基于物理的三维云运动演化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：通过对从给定的第一张图像中重建三维模型作为初始形状，并对初始三维积云模型进行采样得到云粒子数据，从给定的第二张积云图像中重建积云对应三维积云模型将该模型作为目标形状，再通过求解积云在大气运动过程中的热力学方程、状态变化方程和运动方程，实现积云的物理运动，从而获得演化的中间结果；步骤(2)：采用PBF(Position‑Based Fluids)方法在运动过程中维持云粒子的密度不变，保证步骤(1)所获得云演化的中间结果在运动过程中的不可压缩性，从而得到修正后的结果；步骤(3)：通过对目标形状进行表面粒子采样，结合流体运动过程中与固体交互的策略，驱动步骤(2)修正后的结果实现云粒子与目标形状的耦合，从而得到演化过程中的积云；步骤(4)、根据步骤(3)得到的演化过程中的积云的前后时间帧的运动状态调节积云在运动过程中受到的外力，驱动积云的物理运动过程直至最终形状与步骤(1)所获得的目标形状一致，最终实现从初始三维积云形状演化到目标三维积云形状。