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。     

基于PTM模型文物纹理映射算法

针对三维重建物体纹理不真实与不精确问题，提出了基于PTM（Polynomial Texture Maps）模型的文物纹理映射算法，该算法利用了多项式颜色依赖性的特质，采取表征颜色与亮度依赖关系的双二次多项式系数进行存储纹素数据，从而实现在变化的光照条件下重建物体的表面纹理。此外针对原PTM模型中存在的原始采集图像漫反射异常、亮度信息分布不均匀、重建拟合系数不精确，导致的重建图像纹理模糊、存在重影、物体细节纹理缺失等问题，提出了改进多项式的基函数和优化拟合系数的PTM算法以及PTM图像采集设备的优化方法，最后经实验验证，提出的算法使得重建物体纹理的真实性与精确度均得到了有效提高。     

一种利用附加纹理信息进行三维喷绘的方法

针对三维透视投影视图中对三维物体表面纹理直接进行喷绘,以获得复杂纹理图这一计算机图形交互技术这一新问题,研究了一种将纹理图的象素位置信息转换成彩色信息,然后利用纹理映射将纹理坐标连同该点上的颜色值一起传递到与屏幕象素对应的可见点上的方法,其中颜色值依该点处的入射光线方向和表面法向被进一步转换为光强值,而纹理坐标则被解码后还原成与该可见点对应的纹理坐标,被存入信息缓冲器中,供以后使用,通过解码,可根据屏幕点直接得到纹理象素点的坐标,经过算法优化,实现了对三维物体表面纹理的实时喷绘;同时阐述了在三维图象生成技术中使用附加纹理信息的应用实例以及相关定义。     

三维纹理图像特征准确识别技术仿真研究

研究场景构建中纹理图像的三维特征识别,提高识别准确率。由于图像的效果取决于纹理识别,在三维空间中分析纹理图像时,仅使用聚类算法利用三维图像的空间坐标和三维像素灰度特征对其进行分类识别,忽略了不同方向光照对纹理图像的影响而简单聚类分类,导致因提取的特征信息不足而造成识别准确率不高的问题。因此,提出了一种机器学习的三维特征识别方法。通过变换光照的角度得到不同光照下的纹理图像,提取出多面光照下的三维图像特征信息,并利用机器学习算法对特征信息进行准确训练和分类识别,可避免聚类算法利用信息不足的特征进行分类而造成的识别准确率不高的问题。实验表明,这种方法能够有效提取出特征信息并进行准确分类,具有较高的识别准确率,取得了满意的结果。     

真实感三维模型的纹理融合

提出一种消除物体表面纹理接缝,重建高精度真实感三维模型的纹理融合方法.首先将不同视场的深度图像匹配到同一坐标系下,经过深度图像融合获得物体完整的几何模型;然后确定深度图像和纹理图像的映射关系,并定义复合权重进行纹理融合来获取整个纹理映射图,并进行模型的纹理映射.该方法可消除物体表面重叠区域由于光照变化、几何模型的非完全漫反射以及拍摄视场的改变等外界因素引起的色彩差异,重构真实感三维模型;且对物体的几何形状、拍摄视场没有限制,能够自由拍摄,并实现高精度三维纹理模型.实验结果表明,文中方法是有效和鲁棒的.     

基于图像的三维光照效果的动态重现

传统图像纹理可以给虚拟物体增加丰富的细节,但由于纹理是在特定光照条件下获取的照片,当虚拟光照条件变化时,纹理细节缺少随之动态变化的真实感。凹凸纹理通过扰动法向量可以实现细节的基本阴影变化,但生成一张真实照片的凹凸纹理是困难的。文中介绍了BRDF和BTF的概念和理论,提出了一种基于图像的适用于漫反射物体表面细节动态重现的方法,可以使映射后的纹理在不同虚拟光照条件下呈现动态变化的效果。     

复杂纹理的生成与定位技术

本文提出了一种直接在三维景物表面上进行纹理喷绘的复杂纹理生成技术．与传统二维喷绘系统不同，本方法实时地将每一笔划所确定的颜色值作为某种纹理属性直接在景物表面上喷绘出各种纹理及光照效果．利用该技术，我们可方便地解决相邻表面间纹理的连续拼接及多重纹理之间的过渡问题．结果表明，本方法可用来生成非常复杂的纹理．     

基于摄影原理的三维纹理重建技术研究

讨论的是基于摄影原理的三维物体表面纹理的重建技术.该技术从国内外研究现状和主要不足出发,对三维物体表面纹理的采集和映射方法进行研究和改进,提出了较为合理的算法.纹理采集过程中分析了回转工作台的结构、纹理采集的原则并建立相关的坐标系;根据拍照和投影变换的原理建立三个坐标系对应点间的关系、推导出坐标变换关系式和转换矩阵;对模型表面微小面片法向量进行均匀化处理;通过计算面片的法向量与纹理采集方向向量的位置关系确定其最佳纹理,最后通过多角度映射达到三维物体表面纹理重建的目的.     

一种纹理映射新技术的应用研究

传统纹理映射所使用的照片是在特定光照条件下获取的，在虚拟环境中纹理缺少随虚拟光照条件动态变化的真实感。通过分析物体表面细节产生的机理，描述了BRDF和BTF的概念和理论方法，探讨了一种适用于漫反射物体表面细节动态重构的纹理映射新方法，这种方法通过多项式模型合成BTFs图像，可以使映射后的纹理在不同虚拟光照条件下呈现动态变化的效果。     

未知光源参数的人脸光照恢复方法

数字人像技术在实际应用中有广泛的应用前景．在未知光源位置的非均匀光照射下的人脸光照归一化问题是人脸识别技术的一大难题．对在未知光源位置的非均匀光照射下的正面人脸图像提出了一种基于参考人脸模型的方法．它使用参考人脸模型估计人脸的光照阴影区域,把人脸的纹理表示为训练图像模型的线性组合,根据人脸光照明亮区域的纹理信息,使用最小二乘法估计出最优的线性组合系数,从而重建原图像人脸纹理实现人脸光照恢复．实验表明这种方法对于阴影处的人脸信息恢复不仅是有效的而且是快速的．     

FSAM: A fast self-adaptive method for correcting non-uniform illumination for 3D reconstruction

Since three-dimensional surface texture can display texture information of an object better than its two-dimensional counterpart and can vary with scene illumination and the view angles, it is widely used in virtual reality, computer games and animation applications. Photometric Stereo, as one of the most effective technologies for capturing three-dimensional surface information, has attracted wide attention both from academic researchers and industrial fields. Uniform illumination is the essential condition for capturing and reconstructing surface heightmaps. In practice, non-uniform illumination leads to distorted surface heightmaps, such as distortion and aberration during the capture and reconstruction processes. This paper proposes and assesses a fast and self-adaptive method based on inverse-square law to correct non-uniform illumination for reconstruction of 3D surface heightmaps, and to eliminate the distortions. In order to objectively assess the performance of the illumination correction algorithm, average absolute gradient (AAG) is proposed to compare the surface heightmaps reconstructed using corrected illumination with those reconstructed without illumination correction. Experimental results show that the method is efficient and can produce convincing results.     

Near-lighting Photometric Stereo for unknown scene distance and medium attenuation

Photometric Stereo in murky water is subject to light attenuation and near-field illumination, and the resulting image formation model is complex. Apart from the scene normals and albedo, the incident illumination varies per-pixel and it depends on the scene depth and the attenuation coefficient of the medium. When these are unknown, e.g. in a realistic scenario where a robotic platform explores an underwater scene (unknown shape and distance) within the dynamic subsea environment (unknown scattering level), Photometric Stereo becomes ambiguous. Previous approaches have tackled the problem by assuming distant-lighting and resorting to external hardware for estimating the unknown model variables. In our work, we show that the Photometric Stereo problem can be determined as soon as some additional constraints regarding the scene albedo and the presence of pixels with local intensity maxima within the image are incorporated into the optimization framework. Our proposed solution leads to effective Photometric Stereo and yields detailed 3D reconstruction of objects in murky water when the scene distance and the medium attenuation are unknown. We evaluate our work using both numerical simulations and real experiments in the controlled environment of a water tank and real port water using a remotely operated vehicle.     

基于多分辨率的厄米高斯矩的LBP纹理分类

针对LBP（局部二值模式)纹理描述子局限于在单一分辨率下捕获纹理图像的纹理信息的问题,提出一种基于多分辨率的厄米高斯矩的LBP纹理分类方法。首先结合图像纹理的多分辨率特性,采用厄米高斯矩对图像进行多分辨率重构,然后利用LBP纹理描述子对重构图像进行特征提取,最后采用K近邻特征空间距离的分类方法进行纹理分类。选取KTH-TIPS纹理数据库的纹理图像进行测试实验,实验结果表明,与传统LBP纹理分类方法相比,使用多分辨率的厄米高斯矩的LBP纹理分类方法进行纹理分类,可以更加全面地描述图像的纹理信息,使纹理分类准确率更高。     

Surface Texture Using Photometric Stereo Data: Classification and Direction of Illumination Detection

This paper generalizes the recently proposed sinusoidal model used for modeling the variation of texture features under changes in illumination direction, so that it can handle surfaces which are very rough and of variable albedo. It deals with the problem of identifying the direction of illumination of a rough surface from a single image, using information from a photometric stereo set of images. In addition, it presents methodology for classifying the texture of a rough surface, using generalized normals that capture both shape and albedo information. It assumes that the surface is Lambertian and is presented to the camera in a fronto-parallel view.     

基于人脸标准化的纹理和光照保持3D人脸重构

现有人脸纹理重建方法对于人脸的皱纹、胡须、瞳孔颜色等重建效果往往不够细致.为了解决此问题,文中提出基于人脸标准化的纹理和光照保持3D人脸重构.首先对2D人脸图像标准化,使用光照信息和对称纹理重构人脸自遮挡区域的纹理.然后依据2D-3D点对应关系从标准化的2D人脸图像获取相应的3D人脸纹理,结合人脸形状重构和纹理信息,得到最终的3D人脸重构结果.实验表明文中方法有效保留原始2D图像的纹理和光照信息,重构的人脸更自然,具有更丰富的人脸细节.     

基于分形理论的三维路面谱重构及在多体动力学软件中的应用

合理的道路纹理特征可以更好地反映路面抗滑性能和轮胎/路面接触特性。基于分 形理论提出了一种三维路面谱重构方法。依据国标给出二维随机路面谱的时域表达,利用计盒 维数法计算各级路面分形维数,综合应用随机中点位移法和分形布朗运动原理将传统二维路谱 拓展为三维路面谱。以典型的减速带为例,将特殊激励同构到含有细节形貌的平整路面谱中。 在 TruckSim 软件中通过编译实现三维路面谱在车辆多体动力学软件中的应用。通过对比二维路 谱和三维路谱下车辆动力学响应发现：垂向力和纵向力差异不大,有较好地一致性,但侧向力 相差比较大,表明所建立的三维路面谱有较好精度的同时反映了路面的三维纹理特性,为车辆 曲线通过性能和车辆侧翻控制研究提供了基础。     

基于统计地形特征的纹理检索方法

提出了一种利用图像函数图的信息来进行纹理描述的方法.图像函数图在三维空间中所形成的曲面形状看起来像地形地貌.提出的方法被称为统计地形特征,它首先用一个可变水平平面去切割图像函数的图可得到一些实体,然后从这些实体的几何和拓扑属性推导出4条特征曲线来描述纹理特征.在Brodatz和VisTex纹理集上的比较实验结果表明,统计地形特征的检索性能高于多维度自回归纹理模型、统计几何特征和离散小波变换等方法.     

多参数加权的无缝纹理映射算法

目的 针对基于图像3维重建中纹理映射存在缝隙的问题,提出一种多参数加权的无缝纹理映射算法。方法 算法根据图像的标定信息对三角格网进行聚类分割,将重建模型聚类成不同参考图像的网格贴片,并对贴片排序生成纹理图像,加权融合重建顶点的法线角度、图像视点、模型深度等信息生成纹理贴片像素,最后采用多分辨率分解融合技术消除纹理贴片缝隙,实现无缝的纹理映射。结果 对不同的测试数据进行了验证,本文算法在保持一定清晰度的前提下消除了纹理的缝隙,即使对于构网误差较大的区域也能得到较为满意的结果,同时本文算法支持大数据的3维纹理映射。结论 提出了一种无缝的纹理映射算法,算法通过构造一个平滑的加权方程融合多源信息消除纹理的接缝,实验结果表明了本文算法的有效性及实用性,得到了高保真的无缝纹理映射效果,可应用到城市级别的大场景3维重建领域。     

Textures revisited

We describe texture generation methods for complex objects. Recently developed 3D scanning devices and high-resolution cameras can capture the complex geometry of an object and yield high-resolution images. However, generating a textured model from this input data is still a difficult problem. This task is divided into three subproblems: parameterization, texture combination, and texture restoration. A low-distortion parameterization method is presented, which minimizes geometry stretch energy. Photographs of the object taken from multiple viewpoints under modestly uncontrolled illumination conditions are merged into a seamless texture using our new texture combination method. We also demonstrate a texture restoration method that can fill in missing pixel information when the input photographs do not provide sufficient information to cover the entire surface due to self-occlusion or registration errors. Our methods are fully automatic, except for the registration process between a 3D model and input photographs. We demonstrate the application of our method to human face models for evaluation. The techniques presented in this paper make a consistent and complete pipeline to generate the texture of a complex object.