1、工業(yè)產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程中起著越來越重要的作用，產(chǎn)品外觀包括產(chǎn)品外形和表面裝飾，一般采用計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)方法(Computer Aided IndustrialDesign，CAID)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前CAID系統(tǒng)普遍采用紋理貼圖的方法將二維圖形轉(zhuǎn)化到三維物體表面，完成三維物體表面裝飾，紋理貼圖過程復(fù)雜、占用計(jì)算機(jī)資源較多，不利于設(shè)計(jì)師靈感的捕捉和發(fā)揮。隨著虛擬繪制技術(shù)的發(fā)展，引入了直接在三維產(chǎn)品表面進(jìn)行繪制和裝飾的技術(shù)，本

2、文提出了基于實(shí)時(shí)力反饋技術(shù)的虛擬產(chǎn)品表面繪制方法，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)分析了力對(duì)毛筆變形的影響機(jī)理，研究毛筆的壓力、虛擬表面摩擦力與毛筆變形的關(guān)系，提出一種新的毛筆力反饋仿真模型，利用彈簧振子模型仿真毛筆壓力與毛筆下壓位移關(guān)系，根據(jù)產(chǎn)品表面特性確定相應(yīng)的摩擦系數(shù)，計(jì)算仿真毛筆與產(chǎn)品表面的摩擦力，通過毛筆中心骨架和表面模型構(gòu)建毛筆幾何模型，根據(jù)毛筆壓力和虛擬表面摩擦力，實(shí)時(shí)仿真毛筆中心骨架彎曲變形和毛筆表面變形，實(shí)現(xiàn)力對(duì)毛

3、筆變形的動(dòng)態(tài)控制。
　　(2)提出基于力反饋技術(shù)的三維筆道控制與仿真方法。研究了虛擬毛筆與虛擬油泥模型表面的碰撞檢測(cè)方法，模擬真實(shí)繪制過程中毛筆碰觸三維表面時(shí)的觸感。研究了每個(gè)采樣時(shí)刻變形的毛筆與繪制表面相交時(shí)的幾何關(guān)系，利用B樣條方法擬合了筆觸形狀，提出了毛筆的壓力與出墨量的正相關(guān)關(guān)系，實(shí)時(shí)計(jì)算了筆觸中的油墨，對(duì)采樣筆觸疊加形成三維筆道。藝術(shù)家通過視覺和觸覺反饋控制交互繪制過程，形成滿足要求的三維筆道繪制效果，增強(qiáng)了交互繪制過程

4、真實(shí)感。
　　(3)提出了基于力反饋技術(shù)的三維干筆飛白控制與仿真方法。隨著繪制過程的進(jìn)行，毛筆所含水墨量降低，毛筆產(chǎn)生分叉，藝術(shù)家通過控制毛筆的受力與姿態(tài)可在三維物體表面進(jìn)行夸張表示，形成中空留白的三維筆道效果（干筆飛白）。根據(jù)不同筆法形成的干筆飛白效果，構(gòu)建了飛白紋理庫，研究了毛筆受力、含墨量對(duì)干筆飛白效果的影響，提出了飛白值的概念，飛白值越大，筆道的飛白現(xiàn)象越明顯，當(dāng)飛白值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)飛白值和筆法將飛白紋理庫中的飛白紋理

5、實(shí)時(shí)映射到筆道中，形成二維筆道干筆飛白效果。根據(jù)產(chǎn)品表面特性確定相應(yīng)的預(yù)設(shè)值等參數(shù)，通過實(shí)時(shí)映射實(shí)現(xiàn)三維干筆飛白仿真。
　　(4)提出了基于力反饋技術(shù)的三維水墨擴(kuò)散仿真方法。研究了基于力反饋技術(shù)的二維水墨擴(kuò)散機(jī)理，提出沉積率和擴(kuò)散率概念，實(shí)時(shí)計(jì)算沉積和擴(kuò)散的水墨量，仿真筆道擴(kuò)散區(qū)域輪廓的變化和油墨的變化。構(gòu)建以紙?jiān)獮榛締挝坏膮?shù)化宣紙纖維模型，提出纖維團(tuán)數(shù)的概念，水墨沿著纖維在紙?jiān)g進(jìn)行傳輸，根據(jù)纖維團(tuán)數(shù)隨機(jī)分配紙?jiān)心?，?/p>

6、真了宣紙上水墨擴(kuò)散“粒狀現(xiàn)象”。根據(jù)產(chǎn)品表面特性確定相應(yīng)的宣紙纖維模型參數(shù)，通過實(shí)時(shí)映射實(shí)現(xiàn)三維水墨擴(kuò)散仿真。
　　(5)基于Kubelka-Munk(KM)顏色光學(xué)理論，提出了一種中國(guó)書畫顏料顏色仿真新算法。根據(jù)中國(guó)書畫顏料中植物性顏料和礦物性顏料的不同遮蓋力特性，給出相應(yīng)顏料的遮蓋力計(jì)算規(guī)則，通過KM理論計(jì)算得到繪制顏料或多層顏料合成的顏色亮度值(R，G，B)，并通過記錄顏色亮度值(R，G，B)實(shí)現(xiàn)對(duì)三維表面繪制結(jié)果的存儲(chǔ)。<