基于复杂三维网格模型的数字凹浮雕生成方法研究

Digital relief generation based on 3D meshes is a hot topic. Currently, there are some drawbacks in generating sunken reliefs with complex models, such as, the missing detail information , Line types has not achieved a good embodied form, the smooth transition between the lines and the body has not worked out and the generated sunken relief is not natural. This project takes the complex three-dimensional mesh models, applying mesh enhancement, mesh saliency and feature lines extraction and presentation, combing with filtering, k-means hierarchical clustering method and a nonlinear compression method to generate digital sunken reliefs. This project will achieve the effects of vivid and natural sunken relief models. Studies on mesh enhancement and maintaining technology could provide important theoretical basis for computer graphics. The output of the project can be used as an input for computer-aided manufacturing to produce sunken relief products, it may also be used as a reference for sculptors to carve real reliefs.

基于三维网格模型的数字浮雕生成技术是三维建模研究热点之一。本项目针对复杂三维网格模型在生成数字凹浮雕过程中存在部分细节信息丢失、特征线类型体现形式不完善、线条与形体间的过渡尚未解决、生成浮雕效果不自然等具体问题，以复杂三维网格模型为输入，结合三维模型细节信息增强、显著性信息提取、特征线条提取及表示等技术，综合运用滤波法、层次聚类法、非线性压缩法等方法，研究一种新的适用于三维复杂网格模型生成数字凹浮雕的高效算法，建立效果生动、真实感强的数字凹浮雕模型。该项目的研究可为模型细节信息增强与保持技术提供重要的理论依据；项目研究成果可作为计算机辅助制造设备的输入制作凹浮雕产品；也可为艺术家实际雕刻浮雕提供重要参考，具有一定的应用前景。

雕塑是一种重要的三维造型艺术，用来展示具有一定寓意、象征或象形的观赏物和纪念性物体，多用作景观装饰来美化城市环境。浮雕是雕塑艺术的一种，按照其所占空间的不同和用途可分为高浮雕，浅浮雕和凹浮雕三类。浮雕产品既可以作为单件艺术品，又可以用来装饰家具、墙体等。通过分析，特征线条在凹浮雕的生成过程中起着非常重要的作用，在得到细节信息增强的模型的基础上，本研究对模型特征线提取方法进行研究。根据凹浮雕的定义，设计了针对三种不同类型特征线（主线、内部线、细部阴线）的提取方法，同时研究不同类型特征线在凹浮雕雕刻过程中的表现形式。通过本项目研究，建立了以复杂三维模型为输入的高效、自然、真实感强的数字凹浮雕模型。项目执行过程中，基本能够按照研究计划进行，顺利完成了研究任务，同时扩充了一定的研究范围，进行了基于图像的凹浮雕生成方法研究，基于三维模型的三种类型浮雕生成方法研究，基于运动序列的智能数字浮雕生成方法研究，并进一步进行了组合浮雕布局探索研究。三维数字浮雕模型生成过程的研究将对模型信息增强技术、模型显著性信息提取、三维模型特征线提取、模型非线性压缩、模型信息量计算、智能优化算法研究等方面做出一定的贡献，具有重要的科学意义；还可以进行加工制作浮雕产品，具有广阔的应用前景。