[發明專利]基于微外觀模型的織物真實感外觀渲染系統及方法

有效

• 申請號: 201810387862.2
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108694739B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 高成英;李效良;李亞龍
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06T15/20
• 分類號: G06T15/20
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 羅丹

本發明提供了一種基于微外觀模型的織物真實感外觀渲染系統及方法，其中系統包括織物模型構建模塊、織物模型合成模塊、體紋理映射模塊以及渲染模塊，通過結合纖維級別的織物樣本體素模型和織物照片，系統自動構建出可渲染的織物體外觀模型。同時，本系統采用基于物理的渲染方法，對織物進行渲染，可生成出高真實感的織物圖片。在織物三維數據合成階段，本專利書提出了一種基于圖像縫合的織物三維模型的合成方法。該方法通過縫合樣本織物表面圖片中多個不規則像素塊對應的立體數據，來合成出織物的三維數據，進而增加渲染結果的真實性。

技術領域

本發明涉及一種基于微外觀模型的織物真實感外觀渲染系統及方法。

背景技術

隨著計算機圖形學、虛擬現實和影視娛樂等相關領域的飛速發展,服裝和織物外觀真實感渲染的應用越來越廣泛，并成為一個研究的熱點。然而，構建精細的外觀模型以及生成出具有照片級別的織物外觀效果依舊具有很大地挑戰性。因此具有照片級別真實度的織物渲染技術具有極高的商業價值和學術價值。

傳統的織物渲染方法把織物建模為一個簡單的二維平面或者參數曲面，并使用紋理和貼圖來模擬出布料的外觀。然而，隨著計算機硬件水平的發展和渲染技術的進步，由于傳統的織物渲染方法忽略了織物的真實幾何結構，使得其渲染結果缺乏真實性。同時，傳統的織物渲染方法會使得織物在近距離觀察時失真，缺失大量的布料細節。

如何對織物進行建模，從而構建真實豐富的織物外觀是值得研究的問題。另外，實現基于微外觀模型的相關技術，真實感渲染出實際常見的織物物品，對目前的應用和研究有一定價值。

現有的織物渲染技術方案可大致分為兩種。包括基于紋理映射的織物渲染方法和基于微外觀模型的織物渲染方法。

基于紋理映射的織物渲染方法是把織物幾何模型建模為一張或多張三維曲面，并且手動或半自動化地構造織物的紋理圖片，在渲染的過程中使用雙向紋理函數來構造織物的外觀細節。

基于微外觀的織物渲染方法是在最近才提出的。該方法使用微型CT掃描儀掃描出一小片織物樣本的三維結構，把織物的幾何模型建模成大量的纖維線段的集合。同時使用外觀匹配方法得出不同種類纖維的雙向散射分布函數的模型參數。把掃描到織物樣本模型附著平鋪到衣物的三維模型上，從而渲染出具有真實感的織物照片。

在現實的應用中，現有技術存在以下幾方面的缺點：

1.基于紋理映射的織物渲染方法盡管具有實時渲染的效率，缺忽略了織物本身的幾何構造，在近距離觀察時會造成很大的失真。

2.基于紋理映射的織物渲染方法的紋理材質圖片需要通過手動或者半自動化來構造，使得制造成本提高。

3.基于微外觀模型的織物渲染方法通過織物樣本構建三維模型的方法一般采用簡單平鋪等方法。該方法雖然能簡單地堆砌出更大的立體數據，但是沒有考慮樣本與樣本之間的幾何連續性，也沒有考慮常規的轉向結構，存在較大失真，在樣本塊與樣本塊的連接處存在明顯的不自然。

發明內容

針對上述問題，本發明的首要目的是提供一種基于微外觀模型的織物真實感外觀渲染系統及方法，來有效解決上述提到的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種基于微外觀模型的織物真實感外觀渲染系統，包括：

織物模型構建模塊，負責根據織物樣本，重建出織物樣本的三維模型；

織物模型合成模塊，負責把織物樣本的三維模型合成為大的織物的三維模型；

體紋理映射模塊，通過體紋理映射方法，負責把合成的大的三維模型附著到現有的服裝或編織品模型上；

渲染模塊，負責把整個大織物三維模型渲染出來。