[發明專利]基于單元結構的體紋理合成方法

有效

• 申請號: 201110264363.2
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102298790A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 胡事民;杜松沛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T15/04
• 分類號: G06T15/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及數字圖像處理技術領域，特別涉及一種基于單元結構的體紋理合成方法。

背景技術

在計算機圖形學領域中，為了更好地展現三維模型的視覺效果，紋理映射被廣泛應用于將二維紋理圖像映射到三維模型表面，自然界中的真實物體不僅具有豐富的表面紋理特征，同時還具有內部的三維結構，例如大理石內部的結構、樹木的花紋等等。使用三維體紋理可以很好地描述物體的內部結構，同時三維紋理映射不需要進行參數化的步驟，因而就避免了傳統的二維紋理映射中由于使用曲面參數化而導致的紋理扭曲問題。

和二維紋理相比，直接獲取三維紋理非常復雜而且很難獲取豐富的顏色信息，因此從二維圖像紋理合成三維體紋理是當前獲得三維紋理的常用方法。已有一些傳統方法從二維紋理圖像合成三維體紋理，其中比較經典的是2005年Johannes?Kopf等提出的方法，但這類方法沒有考慮三維紋理中的單元結構，不能保證體紋理的幾何結構的合理性。對于由單元結構構成的體紋理，這種現象就尤為明顯，例如由許多小塊堆成的幾何體，傳統方法很難合成內部的小塊的幾何結構。

體紋理的內部結構是體紋理的一種自然屬性，高質量的體紋理應具有合理的、接近于真實情況的內部幾何結構，因此當從二維紋理合成三維體紋理時，應當充分利用紋理中的幾何信息，從二維幾何信息重構三維結構，進而能夠獲得更高質量的合成結果。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠保證合成的體紋理中單元結構的合理性，并且很好的保留單元結構排布的規律和相鄰關系的體紋理合成方法。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于單元結構的體紋理合成方法，包括以下步驟：

S1、分析二維紋理圖像，得到三維單元結構的二維截面，使用空間中三個垂直方向的二維截面來構造多個三維單元結構；

S2、分析所述二維紋理圖像，計算所述多個三維單元結構在空間中的相鄰關系，所述相鄰關系由所述多個三維單元結構的三個垂直方向的二維截面在所述二維紋理圖像上的相鄰關系推導得到；

S3、根據所述多個三維單元結構在空間中的相鄰關系，在空間中依次放置所述多個三維單元結構，當所有三維單元結構放置完畢后，對所有三維單元結構的位置進行調整并對其形狀進行放縮；

S4、合成各三維單元結構之間的介質，得到最終的體紋理。

優選地，步驟S1具體為：分析二維紋理圖像，提取出二維紋理圖像中的一個單元結構，此單元結構被視為所要構造的一個三維單元結構的二維截面，將空間中三個垂直方向的二維截面之一視為基礎面，另兩個二維截面同時圍繞此基礎面的垂線進行旋轉，在空間中掃過的區域被視為三維單元結構的內部，從而構造出一個三維單元結構。

優選地，步驟S2具體為：對于其中一個三維單元結構A，根據二維紋理圖像，計算構成該三維單元結構A的三個二維截面之間的相鄰關系，包含這些相鄰的二維截面的三維單元結構作為該三維單元結構A的一個鄰居，該三維單元結構A與作為其鄰居的三維單元結構之間的位移關系由所對應的二維截面之間的位移所決定，由此計算所構造的所有三維單元結構在空間中的相鄰關系。

優選地，步驟S3中，使用貪心的方法在空間中依次放置所述多個三維單元結構。

優選地，步驟S3中，首先在空間中的任意位置放置任意一個三維單元結構，然后從該三維單元結構的相鄰關系中選取一個和該三維單元結構在空間中不重疊的結構放置在空間中，重復此貪心的步驟，直到空間中無法再放置更多的三維單元結構為止，放置完畢后，對所有三維單元結構的位置進行調整，最后在保證所有三維單元結構不重疊的情況下，對一些三維單元結構進行形狀放大，以填補空間中剩余的空隙。

優選地，步驟S4中，使用并行的方法合成各三維單元結構之間的介質，合成時只考慮所述二維紋理圖像中的非單元結構截面部分。

(三)有益效果

按照本發明的步驟實現體紋理合成，能夠保證合成的體紋理中單元結構的合理性，并且能夠很好地保留單元結構排布的規律和相鄰關系，提高體紋理合成的質量。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖；

圖2為根據輸入的二維紋理圖像構造三維單元結構的示例圖；

圖3為所構造的維單元結構的示例圖；

圖4為本發明中放置三維單元結構步驟的詳細流程圖；

圖5為本發明所合成的體紋理示意。

具體實施方式