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一种用于三角网格之间直接传递姿态的重定向方法

Model Transduction for Triangle Meshes

  • 摘要: 1.本文的创新点
    模型转导可用于直接转递不同网格之间的姿态,而无需对网格建立骨架结构。我们的方法无需参考源网格来获得源形变,这样有效避免了当源和目标具有不同的参考姿态时所产生的不满意结果。模型转导基于两个组件:模型形变和模型对应。具体地,基于所提出的均值流形操作符,我们的模型形变方法即使在大角度旋转时也能生成满意的形变结果。我们还提出了一种在流形网格之间建立形状保持对应的方法。

    2.实现方法
    模型转导由三个连续的步骤组成。首先,我们用交叉参数化方法在形变源模型S’和参考目标模型T之间建立一致对应。这样,我们获得了一个兼容匹配网格,其和参考目标模型T具有等同的拓扑连接并和形变源模型S’有相似的几何结构。然后,参考目标模型T中的三角形面片被旋转平移到兼容匹配网格的合适位置上以生成姿态“网格”Tp,其从参考目标模型T中提取刚体变换成分并保持形变源模型S’的全局姿态信息。最后,通过基于能量最小化的约束优化过程,姿态“网格”Tp中的三角形被“拼接”在一起以生成最终的结果模型T’。

    3.结论及未来待解决的问题
    本文提出了一种在不同三角网格间传递姿态的有效方法。我们的方法是纯粹基于网格的(即无需构建骨架结构)。模型转导方法首先从源模型中提取姿态信息并将其直接重定向到目标模型,而无需构架骨架配置或使用额外的参考源网格来获得源形变。试验结果显示我们的方法不仅能传递复杂的骨架结构,也能传递细致的皮肤形变。

    4.实用价值或应用前景
    除了在不同的网格模型之间重定向姿态,我们的方法还可被用于对经过各种编辑操作之后的网格进行姿态修正。我们的技术是一种通用的修正技术,其无需知道模型之前经过何种方法编辑过。因此我们的姿态修正方法可被用作一种有效的后处理步骤,以对模型生成更好的形变结果。
    我们方法的另一个应用是基于3D运动捕捉数据的免骨架形变动画。通过我们的免骨架蒙皮技术(skeleton-free skinning technique),运动捕捉(motion capture: Mocap)所获得标识点数据可直接用来驱动角色模型,即无需对这些标识点建立骨架结构。此外,我们方法的计算复杂度与标识点的数目无关,因为这些点仅以二次平方形式来作为求解系统的空间约束。

     

    Abstract: This paper proposes a novel method, called model transduction, to directly transfer pose between different meshes, without the need of building the skeleton configurations for meshes. Different from previous retargetting methods, such as deformation transfer, model transduction does not require a reference source mesh to obtain the source deformation, thus effectively avoids unsatisfying results when the source and target have different reference poses. Moreover, we show other two applications of the model transduction method: pose correction after various mesh editing operations, and skeleton-free deformation animation based on 3D Mocap (Motion capture) data. Model transduction is based on two ingredients: model deformation and model correspondence. Specifically, based on the mean-value manifold operator, our mesh deformation method produces visually pleasing deformation results under large angle rotations or big-scale translations of handles. Then we propose a novel scheme for shape-preserving correspondence between manifold meshes. Our method fits nicely in a unified framework, where the similar type of operator is applied in all phases. The resulting quadratic formulation can be efficiently minimized by fast solving the sparse linear system. Experimental results show that model transduction can successfully transfer both complex skeletal structures and subtle skin deformations.

     

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