【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法。属于计算机图形学开发领域。
技术介绍
1、在计算机图形学中，渲染是一个重要的方向，它是计算机图形学中重要的技术之一。渲染与建模密切相关，提及到渲染问题，不得不涉及几何模型的构建，隐式曲面建模和显式曲面建模是图形学两种表示物体的常用方法。点云的显式建模从大量的云确定物体表面、形状，由很多的点构成物体曲面，但是这种方法有很明显的缺陷，点多模型细节就多，点少模型细节就少，需要大量的点表示曲面的细节，精度相对比较低。针对点云显式建模精度较低缺陷，本专利技术发采用隐式曲面建模的方法，隐式曲面建模主要有两个优点，首先，它可以轻松地创建复杂的几何形状，包括曲线、曲面和体积。其次，可以方便地对物体进行高效的光照和阴影计算。
2、隐式曲面通常通过一组数学函数或方程来描述物体表面，而无需显式地通过点线面的拓扑关系表示物体的几何结构。隐式曲面使用隐式函数，可以通过空间中的位置坐标计算得到物体表面的标量坐标。根据这个标量坐标，可确定坐标点是否在物体内部或外部，把隐式函数应用于整个场景的所有点，则可以创建出物体的隐式曲面。
3、在计算机图形学领域，还有许多基于隐式曲面表示的技术和算法，用于处理三维物体的建模、渲染、动画和交互等方面。隐式曲面动画就是基于隐式曲面和几何变形的动画技术。它通过在隐式曲面的隐式函数中引入时间相关因素，实现了随时间变化的几何形状的动态变化，但是传统方法是在时间轴上进行逐帧的几何场景渲染，容易造成计算资源的浪费，比如在动画中有些静态几何场景在几个连
技术实现思路
1、1.一种基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，利用时序区间反转可视表示隐式曲面动画，所述方法包括以下步骤：
2、步骤1：空间划分隐式曲面，搜集划分的隐式曲面的表面，消除不包含隐式曲面表面的区域；
3、步骤2：确认隐式曲面在时间序列上可视表示及更新，即隐式曲面动画；
4、步骤3：在满足误差条件下，利用多个连续的隐式曲面进行高效地消隐；2.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤如下：
5、步骤1.1：通过3d扫描仪对物体进行扫描，获取几何形状的静态数据，建立如下隐式曲面方程：
6、x＝f-1(y)＝{g∈rn|f(g)∈y} (1)
7、f：rn→rm
8、其中f是在不同维度的变换函数，m、n表示维度，x是原始数据，y是x在函数f作用下的映射变换，g是原始数据的子集。对含有隐式曲面的场景进行网格划分，针对隐式曲面，需要找到一种能够准确地表示隐式曲面的形状，同时提供了灵活的分辨率调节能力的方法。在现有的方法中，多使用八叉树进行递归划分，可以动态地创建一个精细的网格。曲面越复杂，八叉树的细分程度就越深。故对隐式曲面场景进行八叉树网格划分；
9、步骤1.2：x的解为隐式曲面表面的解集，将含有隐式曲面的场景分为边界gb，内部gi，外部go三部分，k为含有隐式曲面的场景。
10、giugo∪gb＝[k] (3)
11、
12、将划分好的网格用[d]表示，递归的细分子空间为[d]，空间误差为ε，ε表示渲染造成的误差，在满足空间误差容忍度ε下，如公式(3)和(4)所示，利用区间运算的交集、并集和补集以及包含、相离相交等运算，消除不包含边界的区域。从而实现隐式曲面的准确可视表示；
13、3.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤如下：
14、步骤2.1：隐式曲面动画：
15、
16、f：rn→rm
17、t(t)表示以时间为参数的空间配置函数。在隐式曲面可视表示基础上，加上时序信息，从而构成隐式曲面动画。为了避免在每个时间步长上重复地构建整个隐式场景，在有必要更新时，有选择性的更新边界gb、内部gi、外部go。故将隐式曲面动画在所有时间上的误差容忍度设置为δ，并且在时间步长上不断地积累三个部分的误差，设g＝{gb，gi，go}，g.δ表示g的误差。在g.δ超过时间误差容忍度δ的情况下，根据区间运算更新隐式曲面的gb，gi，go；
18、4.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤如下：
19、步骤3.1：测量步骤2.1中积累的误差g.δ。用微分计算计算一段时间[t]＝[t-，t+]内隐式曲面的变化量[δf]，u表示无序点序列范围，保证区间非空。更新步骤2.1中时间误差容忍度：
20、g.δ＝g.δ+[δf] (7)
21、
22、[c]＝[t(t-)，t(t+)]u (9)
23、即加上计算出来的一段时间内多个连续隐式曲面的变化量，g.δ初始值为0。利用多个连续隐式曲面之间迭代更新关系，消除被遮挡的不可见的线和面。最后通过光线追踪渲染出隐式曲面动画。
24、5.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于：本专利技术将隐式曲面动画拆分成三个部分，分别为隐式曲面的计算可视表示、时间序列的隐式曲面计算可视表示、利用多个连续的隐式曲面进行高效地消隐。
25、步骤5.1：初始化隐式场景，空间误差容忍度，时间误差容忍度，八叉树的边界；
26、步骤5.2：将隐式场景进行八叉树离散化网格划分，在时间序列上递归地细分界定，利用区间运算，将属于隐式场景不同部分划分出，并在时间序列上利用多个连续隐式曲面之间的关系对隐式曲面进行消隐；
27、步骤5.3：最终通过光线追踪可视化表示隐式曲面动画；
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1.一种基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，利用时序区间反转可视表示隐式曲面动画，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤如下：
4.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤如下：
5.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于：本专利技术将隐式曲面动画拆分成三个部分，分别为隐式曲面的计算可视表示、时间序列的隐式曲面计算可视表示、利用多个连续的隐式曲面进行高效地消隐。
【技术特征摘要】
1.一种基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，利用时序区间反转可视表示隐式曲面动画，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的基于时序区间反转的隐式曲面动画可视表示方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤...
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