基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法
【专利摘要】本发明提供一种基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法，包括以下步骤：定义果实的形变区域，设置影响形变的参数和影响范围，通过计算影响函数得到初步变形的结果；以及通过基于微分坐标的方法将上述变形结果作为控制点，并增加保持果实特征的约束条件，进行第二次基于微分坐标的变形，对形变边界进行光滑处理。本发明的方法将基于约束变形和基于微分坐标结合来模拟果实形变，首先定义变形区域，设置影响形变的参数和影响范围，计算影响函数得到初步变形的结果，然后通过基于微分坐标的方法将初步变形结果作为控制点，并增加保持果实特征的约束条件，进行第二次变形，有效地保持果实形变的特征，提高整体的光滑性。
【专利说明】基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机图形【技术领域】，具体而言涉及一种基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法。
【背景技术】
[0002]网格形变的方法主要有基于空间的变形方法和基于微分坐标的变形方法。最早的自由变形方法是Sederberg和Parrytl]提出的FFD (Free Form Deformation)方法,将模型嵌入空间，空间变化，模型随之变换。由于FFD方法采用介质实现物体变形，用户操作时难以准确控制物体的形状以及控制物体某些点的位置，因此人们希望能通过改变网格模型上的点或者其它约束条件来对物体进行变形编辑和区域控制。Borrellt2]在1994年提出了简单约束形变方法(Simple constrained object deformations,简称 Scodef)。基于约束的变形方法是有缺陷的，变形范围通过影响半径或者控制参数等定义，这种确定的方法对于局部变形是有局限的，不能实现任意区域的变形。同时这种方法没有涉及网格的表面信肩、O
[0003]网格模型是有拓扑关系的，然而基于空间的方法没有考虑模型表面特征，基于表面的变形方法弥补了这个不足。基于微分坐标的网格变形[3]技术专注于尽量使网格的表面信息在变形前后不变。三角网格模型通常由一个二元组决定(V，E)，在欧氏空间中，V由一组全局坐标向量Ix1, x2，...，xn}表示，而E则表达了 V的拓扑关系。定义在网格上的
Laplacian 坐标(微分坐标)为
【权利要求】
1.一种基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:定义果实的形变区域，设置影响形变的参数和影响范围，通过计算影响函数得到初步变形的结果；以及 步骤2:通过基于微分坐标的方法将步骤I获得的变形结果作为控制点，并增加保持果实特征的约束条件，进行第二次基于微分坐标的变形，对形变边界进行光滑处理。
2.根据权利要求1所述的基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法，其特征在于，所述步骤I包括如下过程: .1.1定义果实的形变区域，确定影响半径R 果实上的任意一点与果实的中轴线构成一个平面，首先确定果实形变区域起始点P，起始点和中轴线构成的平面作为起始平面，再确定形变区域的终止点Q，终止点和中轴线构成的平面作为终止平面，这两个平面构成的二面角用Θ表示； 令中轴线的两个点为Vtl和V1，与中轴线分别形成的两个平面的法向量计算为h和n2，其中一个法向量指向平面，另一个法向量背向平面，所述二面角的计算公式为cos Θ =Ii1^n2 ； 起始平面和终止平面中间夹起来的区域就是形变区域，其中形变区域需满足下述条件:待确定点与中轴线所构成平面与起始平面形成的二面角小于θ，并且与终止平面形成的二面角也小于θ ;以及 采用Dijkstra算法，根据所有变形点到约束点的最大距离来确定影响半径R ; .1.2设置影响形变的参数 利用势函数f (A)反映约束点对周围点的影响作用，f (A)表达为:
3.根据权利要求2所述的基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法，其特征在于，所述参数RadiusHormones和HeightHormones均大于0.075,所述参数RadiusHormones 和 HeightHormones 的上限均为 0.3。
4.根据权利要求1所述的基于约束变形和微分坐标模拟植物果实形变的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下过程: .2.1微分坐标方法使变形前后的微分坐标基本不变:网格上的微分坐标为:
【文档编号】G06T15/00GK103679787SQ201310502770
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】曾兰玲, 陈兰洁 申请人:江苏大学