基于手绘草图的三维建模研究

摘要

手绘草图是一种高效、自然的交互方式。在设计领域，草图是概念设计阶段不可缺少的工具，对于产品创新具有重要价值。基于纸笔的传统草图无法直接和计算机交互，这一缺点在计算机建模领域尤为明显。而传统的CAD工具适合模型的后期详细设计阶段，难以满足概念设计的要求，人们迫切需要一种能够结合草图建模和CAD建模优势的技术。本文的研究工作围绕建立一种新型的基于手绘草图的建模技术展开，旨在引入基于手势的人机交互方式，同时能满足概念设计阶段用户的造型需求，结合草图和计算机的优势，发挥人的生产创造力。据此，本文对涉及的关键技术展开研究，初步实现了基于手绘草图的三维造型原型系统。本文的主要研究内容如下： （1）给出了面向三维建模的手绘草图处理方法及草图语义框架，重点对二维草图预处理、手势设计、草图建模规范等问题展开研究。详细阐述了草图语义框架的设计方法，使得手势指令与手绘三维造型能够融合在同一交互界面中。 （2）提出了一种基于隐性马尔科夫模型的手势识别方法，给出了手绘草图重采样处理阶段中点补偿和特征提取阶段方向编码的优化方法。实验结果表明该识别模型能以更精简的采样点数量表示手势并给出良好的识别结果，在此基础上，引入相关反馈进一步提高了手绘手势识别的准确率。 （3）给出了一种综合一笔划和两笔划的三维造型方法，该方法能够同时支持实体造型、膨胀造型、曲面造型等，同时兼容不同用户、不同风格的手势输入。研究了基于特征手势的实体造型，并给出了图元识别的实现方法。研究了二维轮廓的自由造型方法，并对原有膨胀算法进行了改进，从而改进了建模的效果。 （4）完成了基于手绘草图的三维造型原型系统设计及主要功能开发，给出了系统总体框架，主要类图及生成的三维模型等，验证了本文研究算法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第一章 绪论

第二章 草图语义框架和草图的基本处理

第三章 基于隐性马尔科夫模型的手势识别

第四章 基于二维手绘草图的三维建模

第五章 系统实现及实验结果

第六章 总结和展望

参考文献

致 谢

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