浮雕是一种在可塑基面上雕刻出凹凸起伏形象的雕塑,通过光线和透视关系的运用塑造出空间感。浅浮雕作为浮雕的一种,其形体压缩较大,空间占用幅度较小,在保持特征细节的同时突显立体感,因此其应用场景更为广泛。制作浅浮雕的传统方法主要通过艺术家的手工制作,或者使用设计软件编辑2D图像产生3D浮雕效果,其主要问题是制作门槛高且制作效率低下。随着3D建模软件以及3D打印技术的兴起,基于三维模型的数字浅浮雕设计日益成熟,其具有高效、便捷、精确、直观等优点,提高了浅浮雕的设计效率和制作精度。目前基于三维模型的浅浮雕设计主要将三维模型视作高度场对其进行压缩,但在压缩的过程中大量特征细节丢失,层次感和立体感大大削减。此外还需首先确定三维模型的映射方向,这样只能得到单一视点下的浅浮雕,其风格是单一的,其样式是单调的,难以满足人们审美喜好的个性化需求。本文针对上述问题,提出以下解决方案:(1)本文提出一种基于法向域的浅浮雕参数化技术,通过对三维模型的焦点区域进行分级光顺,并运用参数化的方法构造出包含特征细节的法向域,实现了保特征的浅浮雕生成,不仅合理的保持了特征细节的突显,而且有效的提升了浅浮雕的立体感和层次感。算法初始输入的是三维网格模型,首先结合网格显著度和扭曲度进行焦点区域分级,并对不同级别的焦点区域进行分级光顺;然后从网格光顺前后法向的偏移差中提取特征细节信息,移植重建到光顺网格参数化后的基平面上构造法向域;最后由法向域重建高度场,生成保特征的浅浮雕。(2)本文提出一种基于法向域的浅浮雕风格化技术,通过分离浅浮雕模型上不同频率的特征信息并在法向域上编辑处理,实现变风格的浅浮雕编辑,不仅可以自然地控制模型表面的特征细节,而且得到各种异于初始浅浮雕的风格效果。算法初始输入的是已有浅浮雕的高度场,首先使用高斯滤波提取高低频信息,它们分别表示浅浮雕的细节特征和整体形状;然后通过双边曲面拟合获得各自的法向信息;再运用不同投影方式的球极映射对法向进行编辑;最后通过Laplacian线性融合,由最小二乘法重建出新的高度场,获得风格迥异的浅浮雕。本文针对浅浮雕设计中存在的不足提出了参数化设计的浅浮雕生成方案和风格化设计的浅浮雕编辑方案,为浅浮雕的发展提供了新方法,开辟了新途径。