北京邮电大学出版社

在三维建模的众多技术方法中，以交互功能为先验来引导人造对象和室内场景的构建，是近年来新兴的研究热点。这类建模方法，已经不仅仅只考虑模型的几何外形是否合理，还着眼于探讨建模结果在组成结构、交互方式、使用功能上的合理性。随着虚拟现实、增强现实、人机交互等技术的发展，业界对于具有交互功能的三维模型的需求越来越大。简而言之，三维建模技术的发展，不仅要求模型具有逼真的可视效果，还能具有与真实环境相似的可交互性。例如，一个柜子的三维模型，其柜门、抽屉是否可以像真实世界中那样被拉动，一个书房的三维场景模型，是否在布局上满足取书、看书的交互需求，虽然这些需求可以在手工构建三维模型的过程中，通过建模师进行预定义交互行为而实现，但是这种建模成本将远大于只考虑形状外观的三维模型构建。因此，自动构建具有交互功能的三维模型是三维建模技术的发展趋势。

本书通过介绍作者近年来参与过的相关研究工作，从人造对象和室内场景两个内容出发，分别介绍了如何利用其交互功能信息进行三维建模。具体而言，包括三维对象结构功能表达与交互编辑、三维模型结构功能联合分析与组合、三维对象交互功能组合与模型构建、交互功能引导的室内场景构建生成、基于VR环境的室内场景评测与建模、三维对象与室内场景建模系统原型等。希望读者能从本书介绍的这些方法中了解交互功能对于三维建模的意义与作用，使读者在从事相关研究的过程中有所启发。

目录介绍

目录

第1章绪论1

1.1技术背景与意义1

1.2研究现状与分析3

1.2.1三维对象形状结构表达与交互编辑3

1.2.2三维对象交互功能解析与组合式建模10

1.2.3室内场景交互功能解析与构建生成15

1.2.4本书针对的关键问题18

1.3本书组织结构19

参考文献20

第2章三维对象结构功能表达与交互编辑23

2.1问题与分析23

2.2基于结构功能的对象表达与分析24

2.2.1部件几何形状与对象组成结构表达25

2.2.2基于功能的对象形状结构关联分析27

2.3三维对象结构自适应交互编辑29

2.3.1基于形状结构关联的结构编辑30

2.3.2基于部件约束关系的模型优化31

2.3.3图像内容引导的模型形状编辑32

2.4实验与分析35

2.4.1三维对象结构自适应编辑35

2.4.2对象编辑对比实验与分析36

2.4.3图像引导的三维对象形状编辑37

2.5本章小结38

参考文献39

第3章三维模型结构功能联合分析与组合41

3.1问题与分析42

3.2三维模型层级结构分析43

3.2.1部件连接关系检测43

3.2.2部件支撑关系图46

3.2.3模型子结构解析47

3.3三维模型子结构描述符48

3.3.1三维模型形状描述符48

3.3.2部件形状相似性度量50

3.3.3部件结构相似性度量51

3.4三维模型功能子结构解析52

3.4.1模型子结构相似性度量52

3.4.2功能性子结构匹配53

3.5功能子结构启发式推荐方法54

3.5.1功能子结构分组54

3.5.2启发式推荐算法55

3.6对组合式建模结果的优化56

3.6.1基于连接点的三维模型优化56

3.6.2三维模型组合结构优化57

3.7实验与分析64

3.7.1三维模型功能子结构库构建64

3.7.2三维模型的功能子结构解析实验65

3.7.3功能子结构指导的三维模型组合构建方法实验及验证66

3.8本章小结68

交互功能引导的三维模型编辑与构建

目录

参考文献69

第4章三维对象交互功能组合与模型构建71

4.1问题与分析71

4.2基于人体姿势的交互功能表达72

4.3姿势引导的对象交互功能组合74

4.4跨类别三维对象组合式建模76

4.4.1基于模型子图的结构组合算法76

4.4.2基于结构拓展的模型交互构建78

4.5实验与分析79

4.5.1人体姿势引导的组合式建模79

4.5.2组合式建模结果对比及分析81

4.6本章小结83

参考文献83

第5章交互功能引导的室内场景构建生成85

5.1问题与分析85

5.2基于交互功能的室内对象关联图构建87

5.2.1三维对象交互功能检测分析87

5.2.2基于交互功能的关联图构建88

5.3关联图引导的室内场景自适应构建89

5.3.1三维对象自适应类别推荐90

5.3.2室内布局自适应构建生成92

5.4基于交互功能测度的室内场景构建94

5.4.1基于人体工程学的交互功能评价度量94

5.4.2对象组推荐98

5.5实验与分析98

5.5.1室内场景自适应构建生成98

5.5.2基于测度的室内场景构建结果101

5.5.3基于关联图的行为动画生成103

5.6本章小结104

参考文献104

第6章基于VR环境的室内场景评测与建模106

6.1问题与分析106

6.2VR环境配置与用户实验107

6.2.1测评场景的选取与配置107

6.2.2基于Oculus的VR虚拟环境109

6.2.3用户主观评价实验110

6.3基于主观评价实验的场景评价度量112

6.3.1实验场景舒适隶属度计算112

6.3.2基于隶属度函数的室内场景评价113

6.4实验与分析117

6.4.1室内三维场景测评实验117

6.4.2评测结果分析与场景构建实验118

6.5本章小结119

参考文献119

第7章三维对象与室内场景建模系统原型120

7.1系统概述120

7.2三维对象组合式建模与模型编辑工具122

7.3室内场景构建与行为动画生成工具124

7.3.1QT版本125

7.3.2QT版本模块实现126

7.3.3Unity3D版本131

7.4虚拟现实环境下室内场景评测工具132

7.5本章小结134

第8章结论与展望135

8.1全书总结136

8.2未来工作展望137

致谢140