基于点云的三维物体艺术风格化软件设计与实现

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近几年来,随着三维激光扫描技术的出现和不断快速发展成熟,基于点云的研究成为计算机图形学中的主要研究内容之一。在对点云的研究中,由于与视点无关的脊谷特征能很好表征三维物体几何形状,因此受到人们的广泛关注。在非真实感绘制中,脊谷特征逐渐成为对三维物体进行非真实感绘制的一个重要方面。为了突出三维物体的几何形状特征,深刻理解三维物体,本文以点云模型为研究对象,设计实现了一个基于点云的三维物体艺术风格化软件。   本文给出了基于点云的三维物体艺术风格化软件的设计和实现过程。按照软件工程的基本思想,对软件进行了需求分析和总体结构的设计,将其划分为脊谷特征提取和特征线艺术风格化两大模块。实现基于点云模型的脊谷特征提取主要过程为首先对输入点云模型进行邻近点搜索,计算出各个点的法向量,然后进行局部曲面拟合进行主曲率、主方向等微分量的计算,再通过分析判断,提取出脊谷特征点,最后将脊谷特征点根据空间邻近性和方向一致性进行连接,最终得到脊谷特征线。实现基于点云模型的特征线艺术风格化主要包括加粗特征线和纹理映射,通过完成脊谷特征提取模块,可以获得脊谷特征线,然后将其作为特征笔画,对特征进行加粗处理,同时在此基础上构造面片,最终完成对三维模型的纹理映射艺术风格化处理。   本文实现的软件是在MicrosoftVisualC++9.0集成开发环境下,结合OpenGL及OpenCV库进行开发的,经过测试,能够较好的提取出三维物体的脊谷特征,获得具有良好艺术视觉效果的风格化结果。同时,本文工作对研究三维模型的脊谷特征有一定的帮助作用。
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