基于骨架驅動的網格模型變形方法

陸友太，周來水，李運平，王志國

(1.南京航空航天大學江蘇省精密與微細制造技術重點實驗室，江蘇 南京210016;2.中國電子科技集團公司第二十八研究所，江蘇南京210007)

三維模型的變形在幾何建模和計算機動畫中占有重要地位，并得到了廣泛應用.總體來說，變形方法主要有幾何變形和基于物理的變形這兩種，其中使用比較多的是幾何變形方法.目前應用比較廣泛的幾何變形方法是由T.W.Sederberg提出的自由變形(free-form deformation，FFD)方法［1］，該方法被用于幾何造型、計算機動畫等領域.FFD方法是一種強有力的造型技術，具體操作很直觀，但需要進行嵌入坐標換算，而且該方法不易進行變形控制，變形難以精確地達到預期結果.骨架驅動的網格變形方法作為一種重要的自由變形手段，最早由N.Magnenat-Thalmann等［2］提出，其主要思想是將三維網格的變形與人體的運動相類比，將網格表面的點(皮膚)關聯到骨架結構，網格變形由骨架的運動來帶動.該方法操作簡單直觀，適合運動變形的應用，且一次建立的骨架模型能被反復使用，因此被廣泛應用于人體動畫、游戲等領域［3］.骨架驅動變形技術的本質是通過編輯幾何模型的骨架來帶動幾何模型產生形變.該變形方法大致可分為3類:基于仿生學的方法、基于物理的方法和基于幾何的方法.總體而言，骨架驅動的網格變形方法已經取得了許多極有理論和應用價值的成果［4-11］，各種方法都有其各自的特點，但尋求更為直觀、高效的骨架驅動的網……