運用三維曲線細化演算法於單位寬度骨架擷取之研究

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題名:	運用三維曲線細化演算法於單位寬度骨架擷取之研究
作者:	涂致遠陳宏光
貢獻者:	電子工程系
關鍵詞:	最短路徑演算法立體像素化三維曲線細化容積模型曲線骨架
日期:	2011
上傳時間:	2013-08-05 13:23:49 (UTC+8)
出版者:	台中;國立勤益科技大學
摘要:	現今三維動畫已廣泛應用，諸如電腦動畫、電影動畫特效、電玩遊戲，和軍事、科學與醫學模擬‧‧‧等。在這些許許多多的應用領域上，三維動畫已經是一種極其重要的呈現方式。一個能夠快速製作三維動畫的方法，有助於降低這些應用領域上的製作成本與時間。故本論文提出了一個不需要使用者額外的動畫製作訓練，即可快速建構出動畫骨架的方法，這能夠減少使用者於動畫製作上耗費的時間以及製作難度。本論文是基於曲線骨架(curve skeleton)方法中的三維曲線細化演算法(3D curve-thinning algorithm)來快速地擷取骨架，並且保有骨架與輸入的三維物體間所能影響的對應關係。由於三維曲線細化演算法，需要輸入的三維物體資訊為一容積模型(volume model)。本論文會將三維幾何模型，透過立體像素化(voxelization)的方式轉換成容積模型。本論文的立體像素化方法，能夠適用於流形與非流形的網格模型。另外，對於有破洞的網格模型，也能轉換成恰當的實體立體像素化結果。這種特性有助於擷取完整連續的曲線骨架。在此，為了保留骨架與輸入三維物體間的對應關係。將容積模型表面的立體像素與輸入的網格模型間，建立彼此相互對應的連接關係。並在之後的骨架擷取過程中，將此連接關係繼承至擷取的骨架上。另外，三維曲線細化演算法擷取出的骨架，並不一定保證是單位寬度(unit-width)的曲線骨架。本論文利用Dijkstra最短路徑演算法，找出符合骨架中置性的單位寬度骨架。之後，本論文的曲線骨架擷取方法，剔除曲線骨架中不必要的多餘骨架分支，來達到最簡化且正確地骨架系統。最後，將三維曲線細化演算法擷取出的鋸齒狀骨架，利用平滑化的處理來達到曲線骨架的結果。本論文的曲線骨架擷取方法，保留三維曲線細化演算法計算效率快速的優點，擷取出的曲線骨架也能夠平滑骨架中鋸齒的部分，並能剔除不必要的多餘骨架分支。除此之外，本論文擷取出的骨架，留有與輸入的三維物體間所能相互影響的連接關係。
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