[發明專利]一種掃描設備及法線貼圖生成方法

有效

• 申請號: 202110968132.3
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113824879B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 任興;李偉
• 申請（專利權）人: 成都中魚互動科技有限公司
• 主分類號: H04N23/95
• 分類號: H04N23/95;H04N23/951;H04N5/262;H04N23/74;H04N9/73;H04N23/88;G06T5/00;G06T15/04
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李夢蝶

本發明公開了一種掃描設備及法線貼圖生成方法，本發明生成貼圖所需的照片來源簡單，僅需要簡易拍攝設備便可攝取得到，成本低廉，操作方便，同時，基于特定的燈光子空間轉換算法計算得到法線向量進而得到法線貼圖，該法線貼圖用作渲染材質可達到80％的還原度，且具有良好的適用性和拓展性，便于渲染使用及二次編輯。

技術領域

本發明涉及計算機渲染領域，具體涉及一種掃描設備及法線貼圖生成方法。

背景技術

目前基于物理的渲染材質應用十分普及，包括游戲行業，虛擬仿真，工業設計等等。但是這種基于物理的渲染材質的制作生成過程卻非常效率低下(本發明渲染材質指的是數據集，解釋為物體對光的交互，供渲染器讀取的數據集，包括貼圖紋理，光照算法等)，很多需要手工繪制，或者依靠基于已有的一些材質做混合生成，但是生成質量只能靠制作人員的主觀意識去評估，喪失了真實與客觀性。還有一些使用非常高端的物理掃描設備來制作，但是通常這些設備價格不菲，使得制作成本高昂。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種掃描設備及法線貼圖生成方法解決了現有掃描設備制作成本高，物理的渲染材質的制作生成過程效率低下的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種掃描設備，包括：燈箱底座、燈箱頭部、光源和承物平臺；

所述燈箱底座與燈箱頭部固定連接；所述光源放置于燈箱底座內；所述燈箱底座和燈箱頭部的外層均為黑色遮光板，所述燈箱頭部的內層為白色泡沫層；所述燈箱頭部內的白色泡沫層用于反射光源發射的光，并通過燈箱頭部的出口將光反射至承物平臺上。

一種法線貼圖生成方法，包括以下步驟：

S1、將待掃描物放置在承物平臺上，打開光源，對待掃描物進行多個不同方位的拍攝，得到多張掃描物照片；

S2、對每張掃描物照片進行白平衡矯正，得到多張貼圖；

S3、取每張貼圖的一個像素，得到多個采樣像素，并對每個采樣像素進行亮度歸一化處理，得到多個歸一化的亮度值；

S4、將每個方位與其相鄰的兩個方位進行匹配，得到多組方位角，并基于相鄰方位的極角，對每組方位角進行坐標轉換，構建燈光子空間轉化矩陣；

S5、根據每組方位角中的3個方位對應的3個歸一化的亮度值，并基于3個歸一化的亮度值得到燈光子空間的法線，采用燈光子空間轉化矩陣對燈光子空間的法線進行坐標轉換，得到世界空間的8條法線；

S6、取世界空間的8條法線的均值，得到像素的法線向量；

S7、對每張貼圖上的所有像素執行步驟S3至步驟S6，找到所有貼圖上所有像素的法線向量，將法線向量存入對應的貼圖中，得到法線貼圖。

進一步地，步驟S2包括以下分步驟：

S21、計算每張掃描物照片上每個像素的RGB通道之和，并根據每個像素的RGB通道之和，對每張掃描物照片上的所有像素進行降序排列；

S22、取排列像素的前p*w*h個像素，計算前p*w*h個像素的R通道的平均R值、G通道的平均G值和B通道的平均B值，其中，p為調節因子，w為掃描物照片分辨率的行，h為掃描物照片分辨率的列；

S23、根據R通道、G通道和B通道各自的像素平均值，對每張掃描物照片上的像素點做縮放變換，并對縮放變換后溢出的R值、G值和B值做截取處理，得到R值、G值和B值均在[0，255]范圍的多張貼圖。

進一步地，步驟S23中縮放變換的公式為：

R₂＝R₁*M/A_vgR