可視媒體中的流體運動分析與合成問題研究.pdf

1、可視媒體中流體圖像分析和視頻合成是目前計算機視覺領(lǐng)域中的難點,在數(shù)字娛樂和氣象預(yù)測領(lǐng)域都有很廣闊的應(yīng)用前景。人們不僅需要形象的真實感,也需要運動的真實感。而真實運動的復(fù)雜度往往使得人們難以用一些過程來表述,這個時候只有借助于真實世界的物理規(guī)律才能得以體現(xiàn)。真實的背后就是物理,物理描述了物體如何運動以及它們之間如何相互影響。然而,一方面,這個世界的有些物理規(guī)律本身很復(fù)雜,對于現(xiàn)象的物理描述并不是很好,這些對應(yīng)的學(xué)科發(fā)展也尚不成熟,因此也很

2、難建立一個完善的物理模型；另一方面,即使存在一個模型可供利用,但由于計算的復(fù)雜度導(dǎo)致直接應(yīng)用的困難。
　　 在計算機視覺領(lǐng)域,計算的快速性比計算精度重要,小的計算代價可以讓人們方便預(yù)覽可能的效果,從而進行快速調(diào)整生成畫面,而不用強調(diào)對問題本身過于精確的求解。還有就是對控制的加強,必須為動畫師提供一個良好的控制策略,這樣通過簡單交互就可以設(shè)計并實現(xiàn)想要的藝術(shù)效果。
　　 所有現(xiàn)有的圖像或者動畫編輯以及合成方法很難滿足場景多

3、樣化的需求。本論文將針對可視媒體的特點,以流體力學(xué)理論為基礎(chǔ),解決視頻或者動畫場景多樣、靈活變化的問題,并給出高效算法,以滿足應(yīng)用的要求。全文的主要工作如下:
　　 1)以流體力學(xué)理論為基礎(chǔ),對各種基本形態(tài)和基本流體如水流和煙霧等進行理論建模來表示基本形態(tài)演化,包括完成可視媒體中基本形變數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建和表達。應(yīng)用流體力學(xué)的基本理論,對各種基本形態(tài)如平移、發(fā)散、收斂、渦旋等進行理論建模,生成了可視媒體中各基本變形運動,并運用N-S

4、模型生成基本的流體運動。
　　 2)在基本數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上,合成復(fù)雜變形運動,通過模式設(shè)定,使復(fù)雜變形在可視媒體中加以動態(tài)表達,使場景內(nèi)容更加多樣化。運用圖象處理中的摳圖技術(shù)進行視頻圖像的層化分割,并利用補繪技術(shù)對背景圖象進行了補繪,進行圖像的前期處理和背景生成。
　　 3)以包含流體的靜止圖像為研究塒象,在進行前期的圖像處理后,通過針孔模型和消隱點消隱線等計算機視覺投影方法將流體三維模型投影到靜止的流體圖像中,生成