卷积曲面在计算机动画中的应用研究
结题报告
批准号:
69973040
项目类别:
面上项目
资助金额:
13.0 万元
负责人:
金小刚
依托单位:
学科分类:
F0209.计算机图形学与虚拟现实
结题年份:
2002
批准年份:
1999
项目状态:
已结题
项目参与者:
金小刚、万华根、郑文庭、曹卫群、陈正鸣
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中文摘要
元球造型和动画技术是近十年来才兴起的一种与传统的参数曲面造型和动画完全不同的新方法,它在计算机动画中得到了越来越广泛的应用。卷积曲面是元球从零维骨架向高维骨架的推广。本项课题旨在研究基于多项式卷积核的解析卷积曲面模型,卷积曲面之间的morphing模型,动态卷积曲面的快速光线跟踪模型。
英文摘要
A convolution surface is an iso-surface in a scalar field defined by convolving a skeleton, comprising points, curves, surfaces, or volumes, with a potential function. Convolution surface has the advantage of being crease-free and bulge-free over other kinds of implicit surfaces. While convolution surfaces are attractive for modeling natural phenomena and objects of complex evolving topology, the analytical evaluation of integrals of convolution models still poses some open problems. Line segments can be considered the most fundamental since they can approximate curve skeletons. Existing analytical models for line-segment skeletons assumes uniform weight distributions and thus can only produce constant-radius convolution surfaces. For Cauchy kernel, we propse an analytical solution for convolving line-segment skeletons with a variable kernel modulated by a polynomial function, thus allowing generalized cylindrical convolution surfaces to be conveniently modeled. Its computation requirement is competitive compared with the case of uniform weight distribution. We also derive the closed-form formulae for most classical kernel functions, namely Gaussian, inverse linear, inverse squared, and quartic functions, and compare their computational complexity. A new competitive kernel function that has a smoothness control parameter is proposed. We propse some novel analytical convolution solutions for arcs and quadratic spline curves with a varying kernel. In addition, we approximate planar higher-degree polynomial spline curves with optimal arc splines within a prescribed tolerance and sum the potential function of each arc to approximate the field for the entire spline curve. We propose a new fast distance surface computation approach based on optimized arc splines approximation for 2D curves skeletons. By taking star-shape objects as special implicit surfaces, we propose a new three-dimensional deformation method using directional polar coordinates. Experiments show the new methods presented in this project are of import value in geometric modeling and computer animation.
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
三维人脸美化关键技术及应用
  • 批准号:
    61972344
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
GPU加速和风格感知的艺术图像和谐克隆
  • 批准号:
    61472351
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
融合数据与机制的跨尺度复杂网络建模与分析
  • 批准号:
    61379074
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
大规模汽车群组动画的关键技术研究
  • 批准号:
    61272298
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
基于数据驱动的接触网络上的传染病传播模型研究
  • 批准号:
    61070069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
GPU加速的视频抽象化和卡通化
  • 批准号:
    60970159
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
大规模群组动画中的运动控制和特效生成
  • 批准号:
    60573153
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
蒙太奇三维物体融合
  • 批准号:
    60273054
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
线性元胞自动机的复杂性刻划
  • 批准号:
    60103015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    17.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
基于几何和拟动力学约束的变形研究
  • 批准号:
    69603005
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    1996
  • 负责人:
    金小刚
  • 依托单位:
国内基金
海外基金