点模型上的纹理快速生成算法

该算法摈弃了传统的将三维点模型三角面片化的繁琐过程,直接在三维点模型上进行纹理合成。该方法建立三维点模型上各离散点之间的邻域关系,在点模型上建立光顺的方向场,控制模型表面纹理合成的方向。以方向场为基础,建立三维模型与样图的映射关系,实现纹理合成。采用不同大小、不同纹理结构的样图,在点模型上进行三维纹理合成实验。实验结果表明,与传统的基于网格模型的三维纹理合成方法相比,此方法在保证纹理合成质量的同时,大大提高了合成速度。     

螺旋状匹配搜索的块拼贴纹理合成

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射、过程纹理合成等方法后发展起来的一种纹理拼贴方法。该文在Efros块拼贴算法和徐晓刚的螺旋状点匹配搜索算法基础上,提出了一种螺旋状匹配搜索的块拼贴算法。该算法利用纹理块的连惯性,在搜索待合成纹理块时,在已合成纹理块在样本图像中位置的邻域进行搜索,找到匹配纹理块后进行输出。该方法大大加快了纹理合成的速度,与Efros块拼贴算法相比,在合成质量不变的基础上,合成速度平均提高了10倍。对于不同的纹理进行实验,其结果也令人满意。     

螺旋线状搜索的快速块匹配纹理合成

为了避免纹理映射技术可能带来接缝走样的缺陷和过程纹理合成中复杂参数的调试,采用基于样图的纹理合成方法提出了一种新算法.该算法基于纹理的连贯性,在采用徐晓刚螺旋线状搜索算法的同时,结合了梁林的块拼贴纹理合成算法,即利用连贯性在样图中已合成纹理块位置向邻域扩展进行螺旋搜索,直到搜索到最佳匹配纹理块,然后进行纹理合成.大量实验结果表明,该算法与上述两种算法相比在合成效果上更加理想,合成时间也大大提高.     

GPU适用的并行纹理合成算法

基于样图的纹理合成是一个大计算量过程,为了利用GPU的并行计算能力进行大规模纹理合成,我们提出一种并行纹理合成算法.该算法综合块查找和全局纹理优化算法分多遍进行纹理的合成和优化,其中每一遍分为串行纹理块定位和并行最优块匹配2个阶段.纹理块定位阶段在CPU端按照扫描线顺序确定待合成的邻域,并将邻域位置传入GPU;最优块匹配阶段在GPU端并行计算待合成邻域与对应样本邻域的全局距离,并查找出最优解得到匹配块.最后根据匹配过程统计数据自适应调整优化规模,在全局范围内对纹理进行迭代优化.实验结果表明,文中算法在保证大规模纹理合成效果的基础上减少了计算时间,能够满足交互式纹理合成的应用.     

螺旋线轨迹在纹理合成算法中的应用

本文在MRF模型和已有块拼贴算法的基础上,根据纹理的邻域相关性以及匹配点的位置分布在上次合成匹配点邻域的概率较大这一特点,直接选取前一匹配块的相邻块为待选最佳匹配块,使算法能够快速地采样到最优匹配块,并能较好的保持合成纹理的邻域相关性;同时,采用螺旋顺序逐块合成纹理,能够加强对合成过程的约束,克服了合成过程中不连续区域的出现。本文算法较好的维持了样本图的结构特征,在保证纹理合成质量的同时,能够有效的减少算法的计算量。     

可控的连续多尺度纹理合成

针对同一幅合成图像的不同区域间,如何实现纹理图案的多尺度连续变化,提出一种基于像素的多尺度纹理合成算法。在逐像素点合成的基础上,通过为已知匹配点建立一个到连续的多分辨率样图的正向映射,并重新采样合成像素点,实现合成结果的任意尺度连续渐变的可控性。实验证明该方法不增加大量的处理时间,并可适用于大多数基于样图的逐点合成方法。     

改进的统计模型三维人脸特征点标定算法框架

自动三维人脸特征点标定是计算机视觉领域的研究热点,其广泛应用于人脸识别,人脸模型配准,表情识别,脸部动画等领域。通过对三维人脸样本统计建模,采用遗传算法对待匹配模型的生成数目进行参数优化,利用模型相似性匹配方法及其映射关系对三维人脸特征点进行自动标定。首先,对三维人脸数据预处理,然后对其统计建模并通过模型形变得到有映射关系的基准模型和待匹配模型。利用遗传算法对待匹配模型中的待匹配模型生成数目参数进行优化,生成与之对应的待匹配模型数;接着计算待测模型与待匹配模型的相似度。最后,利用模型相似度和模型映射关系,间接得到待测模型的特征点。实验结果表明,提出的算法是可行的,能够在一定程度上提高原有算法的效率。该算法可以自动标定三维人脸模型的特征点,当距离阈值为10像素时,39个三维人脸特征点定位的准确率都可以达到100%,并有效解决了传统方法中三维人脸模型平滑区域特征点精度不高的问题。     

基于相关性和小波变换的纹理合成算法

提出一种快速的纹理合成方法,采用小波变换对原样图分解,只在分解后的低频部分进行最佳匹配块的搜索,使合成速度得到了很大提高;同时,在合成过程中利用邻域块的相关性,把搜索范围限制在当前块的邻域,避免了对样图的穷尽搜索。结果表明,该算法在很大程度上减少了合成时间。     

使用可变大小的邻域进行纹理合成

在许多采用马尔可夫随机场模型的基于样图的纹理合成算法中,邻域的大小决定着这些合成算法的纹理合成质量和合成速度。目前很多纹理合成算法都是在合成前人为选择或通过一定算法来选择邻域尺寸,在合成过程中就使用这个固定大小的邻域来合成纹理,但是固定大小的邻域通常会造成纹理特征混乱。本文提出一种新的纹理合成算法,该算法在合成过程中动态改变邻域大小来避免这个问题。针对每一个输出像素,它的邻域尺寸与这个邻域结构所有像素都相关,是动态改变的。实验表明,在一个较宽的纹理范围内,该算法能够自动为每一输出点自动地识别出理想的邻域大小,生成令人满意的纹理合成效果。     

多种子快速纹理合成

为避免纹理映射引起的接缝和扭曲,近几年人们提出了一些纹理合成方法。但大多数只能处理部分纹理,而且相当费时,为此,提出一种新的纹理合成算法,该算法在样图中选取多个种子,并将其预置到合成图中作为实始匹配点,然后通过螺旋状路径,在初始匹配点领域搜索寻找新匹配点进行合成,以此循环,直至合成图充满为止,该方法大大加快了合成速度,与穷尽搜索法相比,合成速度平均可以提高360倍,特别是在亮度空间合成时,在合成图象质量与RGB空间结果基本相同的情况下,可以实现进一步加速,另外,该算法还可合成沿方向变化的纹理,对不同纹理进行合成实验,其结果令人满意。     

一种交互式纹理映射方法

针对使用实拍数码照片为模型添加纹理的映射过程,提出一种交互式纹理映射方法.通过交互式的三维拾取准确的找到三维模型和纹理图像中的对应点,然后使用一种基于四组对应点的相机外参标定方法,结合相机内参计算出投影转换矩阵,实现3D-2D特征点的配准.通过实验证明,该方法应用在纹理映射中是正确的、可行的,可以建立三维模型和数码照片之间的匹配关系,实现纹理映射.     

纹理图像混合

基于样本的纹理合成方法是继纹理映射和过程纹理合成等方法后发展起来的一种纹理拼贴方法,而在已有的算法中,绝大多数算法只能处理单纹理样本的合成.提出了一种新颖的可处理两个纹理样本的纹理混合方法.首先用点匹配的方法获得两个样本纹理图像混合的最佳位置,然后应用最大流原理进行混合.本算法可以自动在最佳的位置进行最佳的纹理混合.实验结果表明,该方法可获得比较理想的混合效果.     

三维视觉测量技术中的双目纹理映射技术

设计了基于双目摄像机的三维纹理映射系统,单色和彩色摄像机分别负责三维坐标和颜色信息的采集;建立了双目摄像机的像素匹配模型,并设计了简单的标定方法,确定模型中的内部和结构参数,建立高精度的像素对应关系,配合实现三维数据的纹理映射。还对双目纹理映射方法的测量过程进行了详细描述。经过实验验证,该方法不仅简单易用,还具有高于0.1个像素的匹配精度。     

利用相关性的快速块拼贴纹理合成

通过总结已有的纹理合成算法,采用基于样图的纹理合成方式提出了一种快速块拼贴纹理合成算法。该算法基于纹理的相关性,在搜索最佳目标纹理块时,通过相关位置偏移技术在样图中映射出已合成块的地址,适时加入螺旋搜索方法,利用块边界匹配算法将搜索到的地址块进行匹配,直到找到符合误差阈值的纹理块然后进行输出合成。通过实验发现,算法在处理随机性纹理和结构性纹理时都能取得比原先算法更好的合成效果,合成时间也大大加快。     

一种快速的三维扫描数据自动配准方法

研究了两幅和多幅深度图像的自动配准问题.在配准两幅深度图像时,结合二维纹理图像配准深度图像,具体过程是:首先,从扫描数据中提取纹理图像,特别地,针对不包含纹理图像的扫描数据提出了一种根据深度图像直接生成纹理图像的方法;然后,基于SIFT(scale-invariant feature transform)特征提取纹理图像中的兴趣像素,并通过预过滤和交叉检验兴趣像素等方法从中找出匹配像素对的候选集;之后,使用RANSAC(random sample consensus)算法,根据三维几何信息的约束找出候选集中正确的匹配像素对和相对应的匹配顶点对,并根据这些匹配顶点对计算出两幅深度图像间的刚体置换矩阵;最后,使用改进的ICP(iterative closest point)算法优化这一结果.在配准多幅深度图像时,提出了一种快速构建模型图的方法,可以避免对任意两幅深度图像作配准,提高了配准速度.该方法已成功应用于多种文物的三维逼真建模.     

基于曲线的纹理映射

本文提出一种纹理映射的新方法。二维平面中的一条曲线与三维曲面上的一条曲线相对应，两条曲线上的点再相对应。当对应曲线足够多时，就可获理完成纹理映射所需的足够信息。     

一种改进的人脸纹理映射方法

识别人脸图像优化问题,由于人脸纹理映射时容易出现的纹理扭曲和畸变现象,影响图像的真实性,提出一种改进的纹理图像映射方法。根据人脸特征点信息,利用特征块匹配法配准正侧面人脸图像,并使用加权平滑算法和金字塔方法对图像进行双重融合实现图像的平滑过渡;然后利用一种特殊的定位方法来计算三维人脸模型上顶点对应的纹理坐标;最后根据纹理坐标将纹理图像映射到三维特定人脸模型表面上,可得到具有真实感的三维人脸模型。实验结果表明,纹理合成方法简捷有效,纹理映射结果生动逼真,有效的避免了纹理图像的扭曲和畸变现象,具有较高的鲁棒性。     

点模型曲面的调和映射参数化

利用调和映射的平面和球面中值性质，提出了确定点模型曲面参数化映射中有关权因子的两种新方法，设计了能够达到内在变形较小的相应参数化方法，并将参数化方法应用于点模型曲面上的纹理映射．实验和统计结果表明，文中方法是比较有效的点模型曲面的参数化方法．     

A unified method for appearance and geometry completion of point set surfaces

This paper presents a novel approach for appearance and geometry completion over point-sampled geometry. Based on the result of surface clustering and a given texture sample, we define a global texture energy function on the point set surface for direct texture synthesis. The color texture completion is performed by minimizing a constrained global energy using the existing surface texture on the surface as the input texture sample. We convert the problem of context-based geometry completion into a task of texture completion on the surface. The geometric detail is then peeled and converted into a piece of signed gray-scale texture on the base surface of the point set surface. We fill the holes on the base surface by smoothed extrapolation and the geometric details over these patches are reconstructed by a process of gray-scale texture completion. Experiments show that our method is flexible, efficient and easy to implement. It provides a practical texture synthesis and geometry completion tool for 3D point set surfaces.