基于局部自适应细分的创意变形技术研究

谷香丽 魏威 杨欣

摘要：为了实现消费级非专业设计者，能在自由创意建模过程中实现创新创意的自由表达。本文通过研究三维点云结构、网格变形技术和细分算法，提出了新的基于自适应细分的创意变形技术，通过交互实现对三维模型的局部变形和细分，达到模型形变的精细级控制，使得非专业用户可以像“捏橡皮泥”一样自由地通过雕刻、拖拽等功能进行创意设计。

关键词：自由变形；创意设计；局部自适应细分

1 引言①

随着三维打印技术的普及，消费级三维打印在家具家电、智能可穿戴设备和文化创意（珠宝、玩具和动漫手办）等个性化较强的领域，开始被广大用户关注并体验，越来越多的大众都有亲手建模的需求，面对庞大人口基数的消费者市场，三维打印技术的市场潜力巨大。而目前大部分三维建模系统门槛高、难度大，且消费级用户的专业设计能力较弱。如何简单并直接地让设计者的创意发挥出来一直是三维建模技术中的主要难题。针对该问题，需提出新的创意变形建模方法，用于创意设计。让用户像“捏橡皮泥”一样自由地通过雕刻、拖拽等功能进行创意设计。

而目前大部分建模系统采用非均匀有理B样条（NURBS）进行建模，一方面，采用NURBS曲面造型系统，使得建模门槛过高、学习难度大；另一方面，虽然NURBS在航空、汽车和航海上得以应用，但是NURBS在表达复杂自然形状方面会遭遇拓扑问题，NURBS很难表达复杂的拓扑。因此人们提出曲面细分方法，该方法是基于网格细化的离散曲面表现形式，实现从任意拓扑网格构建光滑曲面。……