基于实时力反馈技术的虚拟产品表面三维绘制方法研究

本项目将实时力反馈技术引入虚拟三维绘制过程，研究画笔的压力和虚拟三维物体表面摩擦力与画笔变形的关系，提出虚拟三维绘制中画笔力反馈仿真新模型，研究基于实时力反馈技术的画笔笔划、画笔油墨控制方法，提高虚拟三维绘制的真实感；并优化虚拟画笔动态采样时间⊿t和引入多线程并行处理方法，满足系统对实时力反馈响应频率的要求。研究成果将直接应用于申请者主持研究的国家自然科学基金（50475145、50775185）等项目中，在基于虚拟油泥造型技术的产品外形创新设计基础上，进一步实现虚拟产品表面装饰，充分支持设计师创造能力的发挥。三维虚拟绘制是当前计算机虚拟绘画技术领域的国际研究热点，该项目的研究将进一步推动相关学科向纵深发展，因而具有重要的科学意义。

本课题将实时力反馈技术引入虚拟绘制过程，提出了一种新的画笔变形与实时反馈力关系模型，优化了虚拟画笔动态采样时间、图形场景响应频率和力反馈场景响应频率，并使用多线程并行处理方法，满足了系统对实时力反馈响应频率的要求；研究了基于力反馈技术的虚拟绘制过程控制方法，实现了力觉对画笔笔道、油墨的控制，降低了虚拟绘制控制难度，增强了绘制过程真实感；基于Kubelka-Munk颜色光学理论，提出了一种虚拟绘制中颜色仿真新算法，仿真了中国书画颜料中植物色与矿物色在颜色合成中的不同特征；提出了具有一定特征的笔道控制方法，实现了基于力反馈技术的干笔飞白的仿真；构建了楷书特征库，仿真了基于力反馈技术的楷书字体生成过程；结合基于力反馈技术的虚拟油泥造型系统，实现了虚拟产品表面的三维绘制。在此基础上，成功开发出基于实时力反馈技术的虚拟绘制系统，实现虚拟二维和三维产品表面实时绘制，仿真效果良好。在基于虚拟油泥造型技术的产品外形创新设计基础上，通过该项目进一步实现虚拟产品表面装饰，充分支持设计师创造能力的发挥。