[發明專利]一種點云模型紋理映射方法與系統

在審

• 申請號: 201810068151.9
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108280870A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 林素紅;王蒙
• 申請（專利權）人: 鄭州云海信息技術有限公司
• 主分類號: G06T15/04
• 分類號: G06T15/04
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發明提供一種點云模型紋理映射方法與系統，所述方法包括以下步驟：構建三維虛擬球體；建立圖片紋理坐標與虛擬球體坐標之間的對應關系；建立虛擬球體坐標與點云重建模型坐標的對應關系；獲得圖片紋理坐標與點云重建模型坐標之間的對應關系，并據此繪制紋理映射。本發明通過構建虛擬球體作為中間層，建立紋理坐標、虛擬球體、點云模型三者之間的數學關系，使圖片紋理坐標與點云模型中的點一一對應，將圖片的紋理顏色值賦值給點云中的各點，從而完成點云模型的紋理映射，解決當前三維點云模型中難以進行紋理映射、渲染圖形粗糙的問題，使得點云模型的紋理更加豐富，從而使三維點云模型渲染出來的效果也更真實。

技術領域

本發明涉及點云數據處理領域，特別是一種點云模型紋理映射方法與系統。

背景技術

在當今點云數據處理領域，點云數據三維重建模型的真實感關系著一款虛擬產品的品質好壞，激光雷達掃描儀、3D掃描儀的出現，使得真實物體可以形成點云數據并展現到計算機中，通過點云重建算法將點云數據重建成三維實體，然而點云重建模型曲面較多，特征點尋找困難，如何將圖片紋理坐標平滑地映射到三維重建模型上，成為了點云數據處理領域、虛擬現實技術領域以及計算機視覺領域當中一個重要的問題。

傳統的點云模型紋理映射方法主要是單一著色法、局部三角網格貼圖映射法。單一著色法，通過在點云模型上設置相同的顏色值來為模型表面著色，這樣渲染出來的點云模型，顏色單一，圖形的真實感較差；構建局部三角網格進行紋理映射法，通過先將點云數據劃成三角面片，再按照三角面片逐一進行紋理映射，然而渲染出來的數據模型出現立體效果差、局部出現鋸齒失真、渲染速度慢等問題；逐點著色法，通過存儲點云數據中點的顏色值來實現點云模型的逐點紋理映射，然而渲染出來的點云模型出現模型粗糙、顏色不能改變等問題。如何將不同樣式的紋理保真的映射到三維點云重建模型上，并將其在計算機上快速呈現出來，成為了點云數據處理領域、虛擬現實領域、計算機視覺領域中一個重要的研究方向。

然而三維點云重建模型中點的數量龐大且無序，將所有點組織成網格然后再進行貼圖渲染，消耗的時間較多且難以控制，因此，建立點云中的點與圖片中的紋理坐標的關系成為了解決問題的關鍵，解決了這個問題將有效提升三維點云模型產品中模型畫面的真實感、沉浸感水平，有助于開發出更多優質的圖形虛擬產品。

發明內容

本發明的目的是提供一種點云模型紋理映射方法與系統，旨在解決當前三維點云模型中難以進行紋理映射、渲染圖形粗糙的問題，實現點云模型的快速紋理映射，獲得更加真實的渲染效果。

為達到上述技術目的，本發明提供了一種點云模型紋理映射方法，包括以下步驟：

S101、構建三維虛擬球體；

S102、建立圖片紋理坐標與虛擬球體坐標之間的對應關系；

S103、建立虛擬球體坐標與點云重建模型坐標的對應關系；

S104、獲得圖片紋理坐標與點云重建模型坐標之間的對應關系，并據此繪制紋理映射。

優選地，所述三維虛擬球體以三維重建模型的原點為原點，半徑為當虛擬球體能夠完全包裹三維重建模型時的半徑。

優選地，所述步驟S2具體操作為將紋理圖片上的任一圓弧映射到三維球面上的一段緯線上，紋理圖片圓弧上的點Q₁對應于三維球面的點Q₂；

圖片紋理坐標Q₁(u，v)與虛擬球體坐標Q₂(x，y，z)之間的對應關系為：

α為紋理圖片中線段OQ₁與X軸之間的夾角，θ為三維球面中線段PQ₂在水平面上與X軸之間的夾角，K為常數，O為紋理圖片的原點，P為三維球面中點Q₂在Z軸上的水平投影。