Download link: https://pan.baidu.com/s/1Q9R2hlR4ohCrjZzaNmurCA Password: ubn9
- Publisher: Electronics Industry Press; 1st edition (July 1, 2017)
- Series Title: VR 3D Technology Series
- Paperback: 252 pages
- Language: Simplified Chinese
- Format: 16
- ISBN: 9787121316821
- Barcode: 9787121316821
- Product size: 25.4 x 18.4 x 1.4 cm
- Item weight: 558 g
- ASIN: B073LWNGW9
Editor's Choice
"3D Model Parameterization Algorithms: Theory and Practice (C# Version)" can not only be used as a professional basic course teaching material for digital media technology majors, but also as a course in computer science and software engineering subjects such as "Data Structure and Algorithm", "Computer Graphics" and other courses textbooks and reference books.
Media recommendation
This book is a summary of the latest 3D graphics deformation algorithms, including theory, code, and diagrams. It is an indispensable book for learning computer graphics, especially 3D model deformation algorithms. And it is a recommended reference book for 3D games, film and television special effects, and virtual reality development.
About the Author
Gu Xianfeng, under the tutelage of the internationally renowned differential geometry master Academician Chengtong Qiu, is now a tenured professor in the Department of Computer Science and Department of Applied Mathematics at Stony Brook, State University of New York, visiting professor at the Qiu Chengtong Mathematical Science Center of Tsinghua University, Haitian Scholar of Dalian University of Technology, and Digital Capital Normal University Geometry and Imaging Laboratory Director et al. In 2005, he won the CAREER Award from the National Natural Science Foundation of the United States, the National Natural Science Foundation of China Overseas Outstanding Young Scholar Award in 2006, and the Morningside Gold Award for Applied Mathematics at the 6th World Congress of Chinese Mathematicians in 2013.
Prof. Gu Xianfeng, Mr. Qiu Chengtong and their collaborators jointly founded an emerging interdisciplinary discipline: Computational Conformal Geometry. This discipline combines modern geometry and computer science and is widely used in areas such as computer graphics, computer vision, visualization, geometric modeling, networks, and medical imaging.
Zhao Hui, virtual reality expert, visiting scholar at Qiu Chengtong Center for Mathematical Sciences, Tsinghua University, and visiting scholar at Harvard University. Mainly research computational differential geometry, topology, 3D model processing algorithms (3D model simplification, subdivision, segmentation, deformation, smoothing, parameterization, vector fields, quadrilateralization, etc.), 3D animation algorithms (skeletal animation, skinning algorithms), rendering Algorithms (non-photorealistic rendering, real-time rendering, physics-based rendering), and the application of 3D technology in 3D printing, virtual reality, augmented reality, 3D games, mobile games, film and television special effects, etc.
Lena, professor and doctoral supervisor of the School of Software, Dalian University of Technology, part-time researcher of Beijing Advanced Innovation Center for Imaging Technology; member of the Geometric Design and Computing Professional Committee of the Chinese Society for Industrial and Applied Mathematics; member of the Computer Mathematics Professional Committee of the Chinese Mathematical Society; United States Reviewer of Mathematical Review of Mathematical Society; Visiting Professor of Mathematical Science Center of Tsinghua University; Visiting Professor of Department of Computer Science, State University of New York at Stony Brook; Research Fellow of Institute of Computational Engineering and Science, University of Texas at Austin; Visiting Institute of Mathematics and Systems Science, Chinese Academy of Sciences scholar. The main research interest is to apply the theory and methods of modern differential geometry and algebraic geometry to solve problems in the fields of engineering and medicine, focusing on computational conformal geometry, computational topology, symbolic computation and its application in computer graphics, computer vision, geometric modeling and medicine. applications in images.
content
第1章浅谈曲面参数化
1.1算法和理论（Ⅰ）
1.2算法和理论（Ⅱ）
1.3算法和理论（Ⅲ）
1.4算法和理论（Ⅳ）
1.5算法和理论（Ⅴ）
1.6总结
第2章Blender软件贴图
2.1贴图介绍
2.1.1贴图概念
2.1.2Blender软件贴图
2.2立方体贴图
2.3球形贴图
2.4凹凸贴图
2.5兔子贴图
第3章三维模型参数化
3.1参数化概念
3.2纹理题图
第4章碟形网格参数化算法
4.1模型拓扑
4.2模型剪开
4.3参数化算法分类
第5章扭曲度量
5.1基本扭曲度量
5.2拉伸扭曲度量
5.2.1仿射变换
5.2.2拉伸扭曲度量代码
5.3度量实验
第6章和谐参数化算法
6.1和谐参数化算法概述
6.2和谐参数化系统构造
6.2.1系统构造过程
6.2.2和谐参数化中的权重
6.3和谐参数化代码
6.3.1设置边界代码
6.3.2线性系统代码
6.4和谐参数化效果分析
6.5虚拟边界
第7章迭代参数化算法
7.1算法设计
7.2迭代参数化代码
7.3迭代参数化效果分析
第8章基于角度平展参数化算法
8.1保角参数化
8.2角度空间数学系统构建
8.2.1角度限制条件
8.2.2角度误差能量函数
8.3线性化角度平展
8.3.1角度限制条件线性化
8.3.2线性ABF系统构建
8.4角度平展参数化代码
8.5线性ABF效果分析
第9章位置重建算法
9.1参数化线性系统
9.2贪婪重建算法
9.3最小二乘重建算法
9.4两种重建效果分析
第10章LSCM算法
10.1保角映射
10.2保角离散化
10.3LSCM算法步骤
10.4LSCM实验效果分析
第11章DCP和DAP参数化算法
11.1内在参数化概念
11.2内在参数化能量函数
11.3线性系统构建
11.4DCP和DAP参数化核心代码
11.4.1固定边界
11.4.2自由边界
11.5DCP和DAP实验效果分析
11.6LSCM和DCP
11.7自由边界参数化
第12章频谱参数化算法
12.1算法特点
12.2菲德勒向量
12.3算法推导
12.4核心代码
12.5实验分析
第13章局部全局参数化算法
13.1局部全局思想逻辑
13.2算法设计
13.3ASAP参数化
13.4ARAP参数化
13.5混合算法
13.6ASAP算法代码
13.7ARAP算法代码
13.8效果分析
第14章高斯曲率参数化算法
14.1算法逻辑
14.2边长度量
14.3保角缩放因子
14.4核心代码
14.5实验分析
14.6奇异顶点
第15章重新网格化
15.1介绍
15.2算法步骤
15.3实现代码
15.4实验效果
第16章线性系统数值分析
16.1矩阵分解
16.1.1线性系统介绍
16.1.2三角分解法
16.1.3Cholesky分解
16.1.4QR分解法
16.1.5奇异值分解法
16.2特征值和特征向量
16.3相似矩阵
16.4向量组的正交性
第17章线性系统函数库
17.1函数库介绍
17.1.1函数库种类
17.1.2软件下载
17.2函数库编译
17.3稀疏矩阵
17.4函数库调用
参考文献
序言
序
2015年以来，虚拟现实技术的应用在国际国内发展很快。教育、医疗、娱乐、影视、游戏、安全、交通等各行各业都对虚拟现实技术进行了大量应用。虚拟现实技术的基础和核心是三维计算机图形学，分为四大模块：建模、渲染、动画、交互。目前国内大量的虚拟现实应用都局限于在西方开发的虚拟现实引擎的技术上进行开发的上层应用。 我们这套丛书着重底层核心技术的讲解，三维计算机图形学在知识结构上来说需要数学、物理、工程、计算机编程、艺术5个方面。设计建模、渲染等算法需要微分几何、线性代数、概率统计等数学知识的理解和掌握； 动画模拟需要流体、刚体等物理知识的理解和掌握； 把这些数学、物理理论变为程序需要极强的编码能力，也就是从理论到实践的工程能力； 三维图形学的最终表现形式是视觉上可看得到的，因此也需要良好的艺术修养和审美。虚拟现实和它所依赖的三维计算机图形学特别适合锻炼并能够融会贯通学生的数学、物理、工程、编程和艺术能力。三维计算机图形学是一个跨学科的领域， 三维图形学处理的是三维模型数据，学生在这个领域中学到的数学建模、工程等能力，也可以用到其他行业，如人工智能等，对其他行业的大数据进行分析和处理。
2008年以来，全国各个高等院校纷纷在各自软件工程学科专业的基础上开设了数字媒体技术专业。数字媒体技术专业和计算机科学专业的区别是，前者主要是着重学习二维图像和三维图形相关的算法和应用开发，而后者还需要学习其他计算机科学相关的知识。由于开设和建立时间短，各学校的数字媒体技术专业的教学工作都还处在摸索阶段，也没有形成统一、成熟的教材体系。根据在数字媒体技术专业多年的教学实践经验，我们总结出本专业要以计算机三维图形学的理论和算法为基础，以三维应用开发为导向进行建设。
根据多年一线教学经验与反馈，以及当前的三维图形学研究成果，我们编写了本套序列图书。本套系列图书涵盖了三维图形学算法的3个方面：建模、动画和渲染。内容根据数字媒体技术专业的教学特点分散到5本VR三维技术系列图书中。 通过本系列专业图书，再加上已有的、成熟的计算机基础编程教材，以及三维软件使用的教材，就可以完整地覆盖数字媒体技术专业的所有课程。
书里的代码采用C#编程语言。C#编程语言是一种结合了C++和Java优点的编程语言。C#语言相对于其他编程语言来说比较容易学习和掌握，但是本套系列图书里讲述的原理和算法不仅限于C#语言。读者可以通过示例中的代码，采用自己熟悉的编程语言来编程。本套丛书包含了很多计算机图形学会议Siggraph论文里最新的、核心的、关键突破和进展的图形学算法讲解、实现和分析。
前言
虚拟现实（Virtual Reality）是一项最近非常热门、应用广泛的技术。该技术起源于计算机三维图形学。计算机中这个方向的研究涉及大量的数学、物理、工程、编程以及艺术，需要跨学科协作。除了计算机专业，近几年在软件工程、数字媒体技术等专业也大量开设了这方面的课程。虚拟现实中一个最重要的应用就是模型贴图，即对模型进行纹理贴图，从而使模型看起来更逼真。模型贴图技术依赖于三维模型的参数化算法，也就是把模型从三维空间展开到二维平面，然后才能贴上二维的图片，最后再把两者的信息映射回三维模型上。
三维模型参数化算法涉及微分几何、线性代数等数学知识，可以分为保角参数化、保面积参数化及混合参数化等。保角参数化保持映射前后的角度、面积不变，这样能够保持原始模型的结构。保面积参数化目标是保持局部每个三角形的面积不发生改变。针对这两个目标，设计了各种各样的算法，有线性的，有非线性的。
通常来说，对于一个封闭的三维模型需要切开再进行参数化。但基于计算共形几何的理论，我们也可以不切开，对一个模型进行全局参数化。对于保面积参数化，也可以用最优传输的理论来实现。
本书介绍了各种三维模型参数化算法。本书一共分为17章，详细讲述了曲面参数化、Blender软件贴图、碟形网格参数化算法、三维模型扭曲度量算法、和谐参数化算法、迭代参数化算法、基于角度平展参数化算法、位置重建算法、LSCM算法、DCP/DAP算法、频谱参数化算法、局部全局参数化算法、高斯曲率参数化算法、线性系统和线性系统函数库的使用。本书包含了所有线性参数化算法的理论和实现。通过本书的学习，可以掌握三维模型贴图的原理以及线性系统在三维算法里的应用。
本书不仅可以作为数字媒体技术专业的专业基础课教材，还可以作为计算机学科和软件工程学科“数据结构和算法”、“计算机图形学”等课程的教材和参考书。需要书中部分代码的读者，可发邮件向作者索取，邮箱地址：[email protected]。
文摘
版权页：
插图：
从以上的讨论我们看到，调和映照的理论需要很多非常深入的数学知识、椭圆形偏微分方程、微分几何、代数拓扑、黎曼面理论、黎曼几何等。在基础数学领域，学生们需要花费七八年的时间才能完成这些课程，做到融会贯通、掌握精髓更加靡费时日；对于计算机科学背景的学生而言，自学这些课程几乎是不可能的事情。笔者老顾和清华大学数学学院的肖杰院长曾经交流过，肖教授倾向于认为代数可以自学成才，但分析只能采用传统的师徒学制才能深刻掌握。笔者老顾曾经观察过许多非常有才华的计算机背景的学生，他们不满足于经典计算机科学的内容，自行探索更为深刻的数学理论层面。但是，如果一个年轻人不懂得索博列夫空间理论，他是无法严格证明偏微分方程解的存在性的。由于知识结构的不足，他们经常耽于哲学层面的空想，无法达到公认的严格水平。他们中很多人花费海量时间阅读，但只学习工程技术方面的论文到达不了他们所期待的理论深度，阅读数学文章，又缺乏必要的功力，很多时候他们饱受挫折，无奈放弃。纵然今天的网络几乎连接了一切，但网络只能提供相对肤浅的碎片化学习，对于偏微分方程理论这个层次的学习似乎帮助不大。