[發(fā)明專利]基于微表面理論的高頻材質(zhì)渲染方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010598143.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN111784816B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐延寧;朱君秋;王璐;孟祥旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/50
• 分類號(hào): G06T15/50
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于微表面理論的高頻材質(zhì)渲染方法，其特征是，包括：

對(duì)待渲染的高頻材質(zhì)，提取高頻幾何特征；

對(duì)高頻幾何特征的位置分布和法向分布進(jìn)行重構(gòu)，得到高頻材質(zhì)模型，

具體步驟包括：使用四維混合波瓣，對(duì)高頻幾何特征的位置分布和法向分布進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)得到高頻材質(zhì)模型；

對(duì)高頻材質(zhì)模型進(jìn)行擬合；

對(duì)擬合后的高頻材質(zhì)模型進(jìn)行渲染，得到渲染的高頻材質(zhì)。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述對(duì)待渲染的高頻材質(zhì)，提取高頻幾何特征；具體步驟包括：

對(duì)待渲染的高頻材質(zhì)，獲取待渲染的高頻材質(zhì)幾何特征數(shù)據(jù)；對(duì)待渲染的高頻材質(zhì)幾何特征數(shù)據(jù)提取若干個(gè)小尺寸的法線貼圖；

將所有小尺寸的法線貼圖進(jìn)行合成，得到無(wú)接縫的大尺寸法線貼圖，即得到高頻幾何特征。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述對(duì)高頻材質(zhì)模型進(jìn)行擬合；具體步驟包括：

多層次濾波：對(duì)重構(gòu)得到的高頻材質(zhì)模型，同時(shí)考慮波瓣位置與中心法線朝向，將波瓣按照位置分布構(gòu)建為索引二叉樹；對(duì)索引二叉樹的每一層進(jìn)行聚類，將相鄰的具有相似法線朝向的波瓣擬合為一個(gè)波瓣模擬高頻材質(zhì)。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述對(duì)擬合后的高頻材質(zhì)模型進(jìn)行渲染，得到渲染的高頻材質(zhì)；具體步驟包括：

基于塊的渲染：在全局光照下，基于索引二叉樹對(duì)重構(gòu)得到的高頻材質(zhì)模型進(jìn)行渲染，得到渲染的高頻材質(zhì)。

5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，對(duì)待渲染的高頻材質(zhì)，獲取待渲染的高頻材質(zhì)幾何特征數(shù)據(jù)，是通過(guò)輪廓掃描儀掃描獲取的；

通過(guò)輪廓掃描儀對(duì)待渲染的高頻材質(zhì)進(jìn)行掃描，記錄待渲染的高頻材質(zhì)的位置分布與高度分布；

計(jì)算位置分布梯度和高度分布梯度，得到位置分布和法線分布，并通過(guò)法線貼圖的方式進(jìn)行記錄。

6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，使用四維混合波瓣，對(duì)高頻幾何特征的位置分布和法向分布進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)得到高頻材質(zhì)模型；具體步驟包括：

從樣本法線貼圖中，提取位置分布數(shù)據(jù)和法線分布數(shù)據(jù)；

通過(guò)三線性插值函數(shù)，對(duì)上一步得到的位置分布數(shù)據(jù)和法線分布數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；并計(jì)算在四維波瓣擬合時(shí)用來(lái)控制波瓣的范圍的雅克比矩陣，模擬位置與法線的變換關(guān)系；

通過(guò)均勻劃分樣本法線貼圖獲取中心法線與位置空間的中心位置作為四維波瓣混合的中心，并利用雅克比矩陣控制四維波瓣混合的大小。

7.基于微表面理論的高頻材質(zhì)渲染系統(tǒng)，其特征是，包括：

特征提取模塊，其被配置為：對(duì)待渲染的高頻材質(zhì)，提取高頻幾何特征；

重構(gòu)模塊，其被配置為：對(duì)高頻幾何特征的位置分布和法向分布進(jìn)行重構(gòu)，得到高頻材質(zhì)模型，具體步驟包括：使用四維混合波瓣，對(duì)高頻幾何特征的位置分布和法向分布進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)得到高頻材質(zhì)模型；

擬合模塊，其被配置為：對(duì)高頻材質(zhì)模型進(jìn)行擬合；

渲染模塊，其被配置為：對(duì)擬合后的高頻材質(zhì)模型進(jìn)行渲染，得到渲染的高頻材質(zhì)。

8.一種電子設(shè)備，其特征是，包括：一個(gè)或多個(gè)處理器、一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器、以及一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序；其中，處理器與存儲(chǔ)器連接，上述一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，該處理器執(zhí)行該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行上述權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征是，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，完成權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法。