基于WPF的3d图片效果设计论文

基于WPF的STL可视化系统陈军任; 王艳红【期刊名称】《《微处理机》》【年(卷),期】2019(040)005【总页数】5页(P38-42)【关键词】STL文件; WPF框架; XAML技术; 可视化【作者】陈军任; 王艳红【作者单位】沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870; 沈阳工业大学管理学院沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TP3911 引言随着科技发展，人们对加工速度以及加工质量有了更高的要求，STL 的可视化技术在应用中占据了很大的比重。

STL 的可视化技术就是将3D 扫描的STL 文件快速转化为可视化的三维模型，便利于人们对其进行人机交互等操作，提高加工速率及精确度。

研究者对于STL 的可视化进行了大量的研究，占志敏[1]等结合OpenGL 图形编程技术，成功实现STL 三维模型的可视化，其算法简单，只是经过简单的冗余处理及拓扑关系。

郑毅[2]使用C++标准模板库和迭代器技术进行编程，借助红黑树结构，加快了拓扑重建任务，但没有实现三维显示及人机交互。

邹学涌[3]等采用基于哈希表的拓扑重建算法，并借助了OpenGL 显示技术，实现显示效果及信息获取，该算法中哈希函数的设定对算法效率影响较大，设置不当会使效率大幅降低。

尚旭明[4]利用WPF 及XAML技术实现了对3ds Max 模型的显示及简单人机交互。

Tata[5]等人提出了一种自适应分层算法，可以根据局部几何形状改变层厚，算法基于三个基本概念：选择适应曲面复杂性的准则、识别对象的关键特征和物体特征，以及开发用于表示对象的facet 的分组方法。

Choi[6]等人提出了一种用于分层制造的切片轮廓处理的容错切片算法，该算法旨在克服计算机内存的限制和传统切片方法所固有的计算不稳定性。

Brown[7]等人运用切片算法实现了能够处理和切割一个或多个STL 文件。

在此，针对上述研究成果的不足及可行之处，并结合某机械加工企业的实际需求，提出一种基于WPF 的STL 系统可视化设计方案，通过建立WPF模型数据，对直接导入的STL 文件模型进行转化，对模型顶点、边、以及三角片面进行拓扑关系建立，生成三维模型，从而确定模型特征，在此基础上，利用WPF 的3D 显示模块将三维模型显示出来，进而实现STL 文件对应模型的旋转、缩放、平移等人机交互功能。

基于WPF的3d图片效果设计摘要随着用户需求复杂化，目前大部分应用程序已逐渐不能满足更高、更全方位的用户体验要求。

为给用户提供更具视觉效果的体验，微软引入全新的图形子系统Windows Presentation Foundation（WPF）。

WPF的核心是一个与分辨率无关并且基于向量的呈现引擎，旨在利用现代图形硬件的优势。

WPF通过一整套应用程序开发功能扩展了这个核心，这些功能包括可扩展应用程序标记语言(XAML)、控件、数据绑定、布局、二维和三维图形、动画、样式、模板、文档、媒体、文本和版式。

WPF包含在 Framework中，使您能够生成融入了.NET Framework类库的其他元素的应用程序。

本设计是对WPF结构及其所提供的技术和方法进行初步探讨，并应用WPF技术设计实现摩托车3D宣传视图设计。

本设计在.NET Framework 3.5架构上进行开发，在VS2008C#中采用统一编程模型，确定设计和代码分离的开发框架。

使用微软最新开发工具Expression Blend开发用户界面和控件，运用WPF提供的服务及对3D图形的支持，实现3D程序框架及绚丽的用户体验，并将其生成为XAML资源文档。

实现视觉丰富的用户体验端，可自定义背景，旋转图片，简单方便。

关键词：WPF；XAML；3D；C#Based on the WPF3D picture effect design AbstractAs the user needs complicated,at present most of the application has not been able to meet the higher,more comprehensive user experience requirements.In order to provide a more visual experience,Microsoft introduced new graphics subsystem of Windows Presentation Foundation(WPF).The design of WPF structure and provide technology and method are discussed,and the application of WPF technology design and implementation of3D publicity view design of motorcycle.In the design of Framework 3.5framework for development, VS2008C#uses unified programming model,determine the design and code separation development ing the latest development tools Microsoft Expression Blend user interface development and control,provided by WPF services and the3D graphics support,to achieve3D procedures framework and colorful user experience,and generates XAML resource file.Realization of visual rich user experience end,can customize the background, image rotation,simple and convenient.Key words：WPF；XAML；3D；C#目录1、引言 (5)1.1课题背景及目的 (5)1.2国内外研究状况 (6)1.3系统设计研究方法 (7)1.4论文构成及研究内容 (8)2、WPF简介及优越性分析 (9)2.1WPF技术特点 (9)2.1.1WPF引擎 (9)2.1.2WPF框架 (11)2.2XAML语言简介 (12)2.2.1XAML综述 (13)2.2.2XAML特点 (13)2.3声明式编程 (14)2.4触发器 (15)2.5一致的style (16)2.6丰富的应用程序文本 (17)2.7可修改的UI布局 (18)2.83D图形支持 (19)2.9整体优越性 (19)3、3d图片效果设计设计与实现 (20)3.1系统环境 (21)3.2开发环境 (21) Framework3.5 (21)3.2.2WinFX Software Development Kit(SDK) (21)3.2.3Visual Studio2008 (21)3.2.4Visual Studio2008Extensions for WPF (21)3.2.5Microsoft Expression Blend (21)3.3总体开发方案 (22)3.4UI设计端开发步骤 (22)3.4.1开发应用程序框架 (23)3.4.2开发控件 (24)3.4.3设计应用程序风格 (26)3.4.4UI设计端总结 (27)4、产品使用说明 (32)设计总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录 (44)1、引言1.1课题背景及目的UI即User Interface（用户界面）的简称。

分类号：TP391.41学校代码：10699密级：学号：016066156西 北 工 业 大 学硕 士 学 位 论 文（学位研究生）题目：真实感三维人脸建模及表情动画技术的研究作者： 张 翀指导教师：郝重阳 专业技术职务：教 授 学科（专业）：信号与信息处理答辩日期：学位授予日期：2004年2月摘 要人脸是人类相互表达情感的重要部分。

在计算机虚拟世界中，虚拟人脸是虚拟人表情达意的载体。

人脸的造型和表情动画作为虚拟现实技术和计算机图形学中的一个分支已有30年历史了，随着影视技术、游戏娱乐、虚拟环境、远程通信、辅助医疗、刑事鉴别等方面应用的日益广泛，这一研究领域越来越受到人们的关注。

假如以往的趋势为未来的发展指明了方向的话，接下来的几年对人脸造型和表情的研究将会更令人兴奋！顺应这样的时代潮流，本论文对真实感人脸的三维建模技术及表情动画技术进行了研究。

论文的工作和成果主要有：1．在真实感三维人脸建模方面提出了一种简单有效的由正、侧面照片重建特定人脸三维模型的新方法。

采用多分辨率技术构造纹理无缝拼接图，然后把三维网格模型投影到圆柱面上并展开，根据二维图象变形技术中特征点匹配算法的数学思想，将匹配公式进行改进后应用于模型网格点的适配，在作了一定假设后推导出逆向圆柱映射的计算公式，再将适配后的柱面网格映射回去，最后进行纹理映射生成真实感的特定人脸的三维模型。

2．在人脸表情动画方面：基于Waters的几何肌肉模型定制了一个具有17个肌肉向量的人脸模型的动画结构，用非线性插值来模拟肌肉的简单运动；同时，采用旋转变换来模拟其它的表情控制参数，例如下巴的张开角、眼帘的张开角等。

从而简单而有效地实现了人脸表情。

由于人脸造型和表情动画技术研究的难度和学位论文工作的时限等原因，上述工作和成果只是局部和基础性的，但其有效性和实用价值也是可见的。

关键词：多分辨率图象分解 圆柱映射 图象变形 特征线 纹理映射 逆向圆柱映射 肌肉向量 FACSAbstractHuman face is the window of communication in real world, and virtual face is of the same importance in virtual world. Therefore, the construction and animation of realistic human facial models is always attractive to researchers in computer graphics, and as an identifiable area of the latter in the past 30 years, facial modeling and animation has been devoted to significant efforts with many dozens of research papers published. Its applications include such diverse fields as character animation for films and advertising, computer games, virtual reality, teleconferencing, user-interface, surgical facial planning, and criminal discrimination. Yet no perfectly realistic facial model and animation has ever been generated by computer, it remains one of the most fundermental, and as well the most difficult problem in computer graphics.The goal of the thesis work is to automate the challenging task of creating realistic facial models of individuals and generating basic expression animation.Modeling: This thesis develops a method different from traditional techniques that begins with the cylindrical projection of a generic model and its seamless global texture map using multiresolution technique, and then automatically fit the unwrapped cylindrical projected mesh to the texture map with an improved algorithm that based on 2D morphing to specify corresponding feature points(or lines). Finally, we propose a formula of inverse cylindrical projection to recompose the deformed mesh, and after the texture mapping a photo-realistic individual facial model is created.Expression animation: Based on Water’s muscle model, 17 muscle vectors are presented to simulate facial muscles’ motion by nonlinear interpolation. Meanwhile, some other parameters, for example, open of jaw and eyelids, could simply be substituted by rotation transform. Through these control parameters’ interaction, highly natural looking animations have been able to generated.The work and achievement in this thesis is just fundamental and pilot study, while it can be exploited in many applications such as natural andintelligent human-machine interfaces, virtual collaboration work, virtual learning and teaching, and so on.Key words: Multiresolution, cylindrical projection, image warpping, feature line, texture mapping, inverse cylindrical projection, muscle vector, FACS目 录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)§1.1 选题背景 (1)§1.2 研究意义及应用 (2)§1.3 研究难点 (3)§1.4 本文的研究内容及目标 (3)§1.5 本文的章节安排 (4)第二章人脸造型和表情动画技术回顾 (5)§2.1 人脸造型和表情动画方法的分类 (5)1 人脸造型的研究 (5)2 人脸表情动画的研究 (7)§2.2 本章小结 (9)第三章头部基本结构和形状 (11)§3.1头部骨骼结构 (11)1 脑颅 (12)2 面颅 (12)§3.2 头部的比例关系 (13)§3.2 眼鼻口耳的形体结构 (13)§3.4 人脸的面部肌肉组织 (15)1 肌肉组织的基础知识 (15)2 人脸的面部肌肉组织 (15)第四章基于正、侧面照片的人脸模型生成 (18)§4.1 从二维图像中提取深度信息 (18)1 立体视觉 (18)2 三维重建 (19)§4.2 从正、侧面照片重建三维人脸 (20)1 预处理：人脸图象的规范化和一般人脸模型的整体调整 (21)2 基于多分辨率图象分解技术的纹理拼接 (22)3 基于线对的二维图象变形方法 (27)4 从一般人脸模型到特定人脸模型的变形适配 (30)§4.3 本章小结 (34)第五章肌肉驱动的脸部表情动画 (36)§5.1基于几何肌肉模型的人脸表情动画技术 (36)§5.2 基于图象的人脸表情动画技术 (39)§5.3肌肉驱动的人脸表情实现 (40)1 几何肌肉模型 (40)2 实验结果 (42)§5.4 本章小结 (43)第六章总结与展望 (45)§6.1总结 (45)§6.2 待改进和完善之处 (46)§6.3 研究工作展望 (46)参考文献 (48)致谢 (53)读研期间完成的学术论文 (54)第一章 绪论随着计算机图形学的不断发展，三维制作技术也得到了迅速的发展，并且被广泛的应用到了社会生产的各个领域。

图1 平台整体架构2.2控制端架构控制端使用WPF以及Prism框架实现，主要包括算子序列模块，数据沟通模块、图像显示模块等。

算子序列模块允许用户选择算子并将其组合成一个算子序列，以实现对虚拟仿真端图像的序列化机器视觉处理；数据沟通模块是算子序列模块的底层支撑，实现了算子之间的数据共享和数据流转；图像显示模块是控制端的重要组成部分之一，它主要负责对经过机器视觉处理后的图像进行展示和可视化。

2.2.1WPF和Prism框架WPF是一种强大的图形化用户界面开发工具，它是由图2 算子序列模块算子序列模块还提供了运行功能。

当用户编辑完算子序列后，可以一键运行或者停止运行整个算子序列。

在运行时，算子序列模块会按照用户定义的算子顺序依次执行每一个算子，并将上一个算子的输出作为下一个算子的输入。

通过这种方式，用户可以更加直观地理解算子之间的依赖关系和数据流动。

通过结合图像显示模块，在序列运行时，用户可以实时观察到虚拟仿真端图像的变化，进而更好地完成教学任务。

图3 数据绑定显示通过引入数据沟通模块，我们实现了控制端中算子之间的高效数据共享和传递，为虚拟仿真教学平台的机器视觉处理流程提供了良好的底层支撑。

图像显示模块图像显示模块是控制端中非常重要的一个模块，它负责将经过机器视觉处理后的图像进行展示和可视化。

在教学平台中，图像显示模块可以将机器视觉算法处理后得到的图像数据进行展示，并且支持用户进行实时的图4 图像显示模块图像显示模块通过数据绑定和数据上下文等技术，将经过处理的图像数据和控件进行绑定，实现图像的实时显示和更新。

为了方便用户使用，图像显示模块还引图5 Unity物体仿真Socket通讯为了实现控制端和虚拟仿真端之间的数据传输，本文Socket进行通讯。

Socket是一种网络编程接口，可个应用程序之间的数据传输。

控制端与虚拟仿。

【WPF】⽤三⾓形⽹格构建三维图形虽然WPF只能⽀持部分三维模型，不过从应⽤功能开发的⾓度看，也已经够⽤了（⾮游戏开发）。

WPF 的三维图形，说得简单⼀点，也就两种⽽已。

1、把⼆维对象放到三维空间中，这个应该较为好办，像 Image 控件，Shape 类型等，或者我们常⽤的⼀些控件，都可以放进三维空间中，⽤这种⽅式构建模型可能更为实⽤，也好弄（⾄少不借助专门的建模⼯具的前提下）。

2、完全利⽤坐标建模。

实际上是⽤ N 个三⾓形来组合成三维模型。

虽然你会看到基类型 Visual3D 派⽣出了好⼏个类型，但总体上说也就划分为上述两类。

Viewport2DVisual3D 类就是专门把⼆维对象放⼊三维空间中的，⽽ ModelVisual3D 和 UIElement3D 差不多，不同的是，UIElement3D 可以捕捉⽤户输⼊⾏为，如⿏标键盘触控等，如果你的三维模型要与⽤户交互，那么你可以选⽤这个类。

本⽂⽼周重点介绍第⼆种建模⽅法，就是⽤三⾓形来组建。

为啥要⽤三⾓形呢？我们以前都学过⼏何，你想想，要多少个点才能确定⼀个⾯？是三个吧。

两个点只能确定⼀条线，⼀个点就算了，那是⽆限射线。

正是如此，所以三维图形中的所谓⾯，⾄少得要三个点才能确定下来，所以，要使⽤三⾓形来作为图形基元。

在介绍三⾓形坐标设置之前，⽼周先⽤废话来各⼤伙补充⼀点东东。

在WPF中承载三维模型是这样的：⾸先，你应该声明⼀个 Viewport3D 对象，它包含我们要建⽴的模型，前些天，⽼周写过⼀篇⽂章，介绍过三维型中的照相机，就是 Viewport3D 的 Camera 属性，你必须设置⼀个照相机，这样才能看到三维模型中的东西，它好⽐我们透过实体相机的取景器来观察客观事物，具体可以点查看。

之后呢，Viewport3D会包含⼀个⼦元素集合，每个元素必须是 Visual3D 的⼦类，由于是集合，你可以在其中添加 N 个。

⽤坐标来构建模型，应当⽤ ModelVisual3D 类，这个类很好玩，它⾃⾝⼜公开⼀个集合，可以再添加 ModelVisual3D 对象。

基于3D MAX 建筑效果图制作摘要建筑效果图就是把环境景观建筑用写实的手法通过图形的方式进行传递。

所谓效果图就是在建筑、装饰施工之前，通过施工图纸，把施工后的实际效果用真实和直观的视图表现出来，让大家能够一目了然地看到施工后的实际效果。

当前，建筑效果图习惯上理解为由计算机建模渲染而成的建筑设计表现图。

传统上，建筑设计的表现图是人工绘制的。

二者的区别是绘制工具不同，表现风格不同。

前者类似于照片，可以逼真地模拟建筑及其设计建成后的效果。

后者除了真实地表现建成效果外，更能体现设计风格和画的艺术性。

在设计过程中，这二者是可以互相借鉴，互相融合的。

本文主要介绍构图原理，以及运用max制作模型渲染场景，成品是一张效果图。

关键词：3D MAX PS AUTODESK CAD 场景助手目录目录.................................................................................................. 错误！未定义书签。

第1章3dma效果图制作概念 ............................................................. 错误！未定义书签。

1.1建筑效果图间简介及特点 (4)1.2建筑效果图的发展方向 (4)第2章建筑效果图制作的原理 (5)2.1创建模型 (5)2.2设置材质和贴图 (5)2.3客户确认模型 (5)2.4客户确认摄像机角度 (5)2.5灯光和渲染 (5)2.6后期制作 (5)第3章建筑效果制作步骤 (7)3.1分析场景 (7)3.2检查模型确定场景结构 (7)3.3设定场景材质 (9)3.4创建场景灯光 (14)3.5模型摆放 (17)3.6添加其他配景 (18)3.7模渲染光子图 (20)3.8后期处理 (23)参考文献 (26)结束语 (27)致谢 (28)第1章3Dmax效果图制作概论1.1 建筑效果图简介及特点建筑效果图解是通过图片等传媒来表达作品所需要以及预期的达到的效果，从现代来讲是通过计算机三维仿真软件技术来模拟真实环境的高仿真虚拟图片，在建筑、工业等细分行业来看，效果图的主要功能是将平面的图纸三维化，仿真化，通过高仿真的制作，来检查设计方案的细微瑕疵或进行项目方案修改的推敲。

基于WPF技术的三维打印软件程慎;张力;杨忠林【摘要】在视窗操作系统中开发了一款基于WPF技术的三维打印机控制软件.这一软件利用OpenTK实现对三维模型的预览、编辑,通过切片功能将.stl格式的三维模型文件转换为三维打印路径代码,解码后通过网络通信来控制打印机的运动部件,进而实现三维模型的打印.这一软件功能丰富、性能稳定、界面友好、实际效果良好,为三维模型的打印提供了一种有效的解决方案.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2017(010)002【总页数】4页(P20-23)【关键词】三维打印;计算机;软件;设计【作者】程慎;张力;杨忠林【作者单位】上海开通数控有限公司上海 200233;上海电气集团股份有限公司中央研究院上海 200070;上海电气集团股份有限公司中央研究院上海 200070【正文语种】中文【中图分类】TM762;TP23三维打印是快速成型技术[1-2]的一种，最早由美国麻省理工学院提出，融入了增材制造的思想。

增材制造是指沿分层方向将三维模型离散为一组二维图形，即一组切片，逐层有序加工，层层叠加，最后形成三维模型实体的制造工艺[3]。

增材制造技术具有设备简单、材料便宜、成本低、体积小、工作过程无污染、成型速度快等优点，按照成型工艺的不同，可分为熔融沉积(FDM)、光固化成型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、分层实体制造(LOM)[4]等技术。

结合产品的硬件平台及创客们的实际需求，本文所涉及的三维打印系统采用FDM技术，这一技术一般采用热塑性材料，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)等，以丝状供料。

材料在打印喷头内经过加热熔化后，喷头沿三维打印软件生成的路径移动时，将熔化的材料挤出。

材料在室温下快速固化，与周围的材料粘结在一起，当前层的材料被堆积到前一层的材料上，如此循环往复、逐层叠加，形成最终的立体模型实体[5-6]。

笔者所设计的三维打印软件是在Microsoft Visual studio 2010开发环境下以WPF(Windows Presentation Foundation)作为界面实现技术，基于.Net Framework 4.0框架，应用C#语言编写控制逻辑开发的，具有对三维打印机运动控制、三维模型预览和编辑、三维模型切片、打印实时仿真、参数配置等功能。

厦门大学软件学院《毕业设计（论文）》开题报告学生姓名班级学号指导教师姓名职称所在单位厦门大学软件学院毕业设计（论文）题目基于静态2D图片的3D模型生成及编辑系统的实现－―3D模型生成毕业设计（论文）的目标：一．整体软件目标1．对人脸的静态2D图片特征点进行提取标定2．将人脸的二维信息转化为三维信息3．建立具有真实感的3D人脸模型4．实现一些简单的3D模型编辑功能二．软件的整体结构三．3D模型生成流程首先在给定人脸的正面和侧面照片中提取出反映人脸形状特征的特征点信息，再添加一些补充的非特征点并生成特定人脸三维网格模型，然后使用从正侧面照片中得到的人脸纹理信息对特定人脸模型进行纹理映射，最终得到具有真实感的虚拟三维人脸。

实现方法：一．基本环境开发工具：Microsoft Visual C++ 、OpenGL开发语言：C++开发平台：Windows XP二．模块实现说明具体可分为以下几个模块：1．图片的获取两张正侧面图片的获得，看是简单，但要获得满足我们实验要求的图片是十分困难的，在照片拍摄过程应该保证人头端正，从正面侧面两个正交方向分别进行拍摄。

但由于拍摄过程中会受到人为的因素（例如抖动），或者环境因素的影响（例如光照的影响）我们很难获取两张满意的正侧面图片。

2．人脸特征点的定义人脸的特征点应该选在那里呢？人脸的特征点当然应该选在最能代表人脸特征的那些位置，主要包括人脸轮廓和人脸面部的各器官（眼.鼻.嘴.脸颊等）。

目前，很多人脸建模工作的特征点的选择都基于MPEG-4中人脸定义标准。

3. 人脸特征点的交互提取从正面照片中我们可以获得人脸特征点的x, y两个方向的宽度与高度的信息，从侧面照片中我们可以获得人脸特征点的z, y两个方向深度与高度的信息。

4．三维网格模型生成在有了特征点和非特征点的空间坐标信息之后，我们还不能很形象的表现出人脸的空间几何形状，这时候就需要我们在这些特征点和非特征点中间搭建三角网格，生成三维网格模型。

《基于Android的三维可视化渲染技术研究与应用》一、引言随着移动互联网的快速发展，Android平台已经成为全球范围内最受欢迎的移动设备操作系统之一。

在Android平台上进行三维可视化渲染技术的研究与应用，对于提升用户体验、丰富应用场景具有重要意义。

本文旨在探讨基于Android的三维可视化渲染技术的相关研究，并分析其在实际应用中的效果。

二、三维可视化渲染技术概述三维可视化渲染技术是一种将三维模型、场景以图像形式呈现给用户的技术。

在Android平台上，该技术主要依赖于OpenGL ES等图形处理库实现。

三维可视化渲染技术包括模型构建、场景渲染、光照处理、纹理映射等多个环节，这些环节共同构成了三维可视化渲染的完整流程。

三、Android平台上的三维可视化渲染技术研究1. 模型构建：在Android平台上，可以通过3D建模软件创建三维模型，或者使用开源库中的模型资源。

这些模型需要经过优化，以适应移动设备的性能。

2. 场景渲染：场景渲染是三维可视化渲染的核心环节。

在Android平台上，可以通过OpenGL ES等图形处理库实现场景的渲染。

为了提高渲染效率，需要采用合适的渲染算法和优化技术。

3. 光照处理：光照处理可以增强三维场景的真实感。

在Android平台上，可以通过模拟真实世界的光照条件，实现场景的光照处理。

这需要了解光照模型和光照算法的相关知识。

4. 纹理映射：纹理映射可以提高三维模型的真实感。

在Android平台上，可以将纹理图像映射到三维模型的表面，实现纹理的映射和显示。

四、Android平台上三维可视化渲染技术的应用基于Android平台的三维可视化渲染技术广泛应用于各个领域，如游戏开发、虚拟现实、地图导航等。

下面以几个典型应用为例，介绍其在实践中的应用效果。

1. 游戏开发：在游戏开发中，三维可视化渲染技术可以实现逼真的游戏场景和角色模型。

通过优化渲染算法和模型构建，可以提高游戏的画面质量和运行效率，提升用户体验。