基于三角网格模型的纹理映射研究

纹理映射可以在不增加三维模型复杂度的前提下很好地表现三维模型表面的纹理细节,提高三维模型的视觉效果。针对三维网格模型,提出一种用基于纹理图册的方法将模型进行分片,并利用最小二乘保形映射对分割得到的每一片进行平面参数化,控制了形变。再通过建立二维坐标系与纹理坐标系的关系,确定三维模型各个顶点的纹理坐标,从而对三维模型进行纹理映射。实验证明,该方法能得到较好的纹理映射效果,增强了三维模型的真实感。     

一种基于向量运算的三维真实感纹理映射方法

为增强三维场景中纹理映射的真实感及映射效率，提出一种快捷且便于实现的基于向量运算的纹理映射方法。该方法实现方便，具有较高的处理速度。     

基于网格模型的面料二维虚拟场景模拟

提出并实现了一种在二维场景中模拟显示面料真实感效果的方法 .为实现面料在特定场景中的效果模拟 ,主要需解决的是场景中面料伪曲面网格模型的建立 ,以及从面料图案到伪曲面的纹理映射 .面料伪曲面网格模型 ,是通过在二维场景中建立曲边四边形 ,然后使用双线性插值方法对它进行网格划分来建立的 ;而在进行面料纹理映射时 ,是采用基于三角形网格的映射方法 ,同时还要考虑面料表面的明暗变化效果 .运用这种方法建立的面料场景效果模拟系统 ,可以使面料设计者能够迅速地检查设计效果 ,用户能够方便地按照自己喜好来选购面料 ,具有良好的实用性能     

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.     

三维立体显示中的纹理误差消除

在两步纹理映射算法中,一般以半球面作为中介面来进行立体投影,由于球体的不可延展性,在映射的过程中不可避免的会产生较大的纹理形变,严重影响了立体显示的真实感.分析了传统的基于立体投影映射的方法产生纹理形变的原因,将纹理不变形准则与半球面纹理映射技术相结合,并采用了双中心立体投影算法进行三维立体显示,提高了立体显示中纹理映射的质量,有效的消除了立体显示中的纹理误差,具有较好的真实感.     

三角网格的能量优化参数化方法

三角网格参数化是纹理映射、曲面拟合与曲面重构、网格编辑等工作的基础和环节,参数化变形的大小是衡量参数化好坏的标准.为此提出一种基于变形能量优化的三角网格参数化方法.采用区域增长算法逐层展平空间三角网格,得到空间三角网格曲面的自由边界的参数化结果,并利用保形变换将自由边界的参数化结果变换为规则边界的参数化结果;同时兼顾了参数化的角度变形和面积变形,使得参数化结果具有整体变形较小的特点,并能够避免三角形折叠的现象.将该方法应用于纹理映射中的数值实验表明,其比常见的几种参数化方法具有更好的纹理映射效果.     

基于三角网格模型的局部纹理映射

局部纹理映射可以增添三维模型的局部细节,加强模型的真实感。为了实现对三维模型的局部特征描写,增强局部纹理映射的用户可交互性,提出一种基于区域增长和平面投影的方法来实现三角网格模型的局部纹理映射。区域增长是以指定的三角面片为初始种子面片,搜索与种子面片共顶点的增长规则扩散出待映射区域。算法不仅保证了选取区域的完整性,不会出现缺角的情况;同时用户可以改变待映射区域的位置和大小。采用平面投影法对待映射区域进行纹理映射,将三维顶点投影到基准平面上,建立二维坐标系与纹理坐标系的关系,从而确定三维顶点和纹理坐标的对应关系。算法成功应用于实验,表明该方法的可行性。     

森林气候实时建模方法的研究

提出了一种半透明体建模方法：对采集的图像学习生成过程纹理,对纹理进行边界合成得到划分了颜色区域的图像,对颜色区域边界进行扫描,勾勒出图像的轮廓线网格,并根据当前颜色为每个网格边界赋颜色值,根据网格的颜色值生成三维模型。实验证明这种动态景物的建模方法能够满足虚拟场景实时绘制的要求,而且具有很好的鲁棒性和连续性。     

运用局部纹理映射加速曲面纹理合成

基于样图的纹理合成方法能够在网格曲面上合成高质量纹理,但合成速度有待进一步提高,对此提出一种运用局部纹理映射加速曲面纹理合成的算法.首先以三角形法向量、切向矢量与纹理尺度为约束,将三角网格曲面分割为一系列映射区与合成区;然后用基于块的平面纹理合成方法生成大面积样图,用调和映射方法对映射区进行纹理映射;最后采用基于三角块的合成方法生成合成区纹理.实验结果表明,该算法对一般的随机性纹理与半结构性纹理具有很高的合成质量,能够控制纹理方向与尺度的变化.由于大部分三角形的纹理通过局部纹理映射得到,仅需要合成少数三角形的纹理,纹理合成过程得到大幅度地加速.     

基于位图的三维地形速绘算法及其OpenGL编程

三维真实感地形是虚拟场景中的基础部分,其绘制的速度与质量是构建三维虚拟场景成败的关键.利用Visual c++环境下的MFC机制,以通用的标准三维图形函数库OpenGL为工具,通过在位图的灰度值与地形高程数据之间建立相应的映射关系,建立标准的地形高程数据组,并依托OpenGL平台快速生成了三维网格地形.为增强地形的真实逼真性,对地形网格的法向量作出多重处理,应用OpenGL的光照和纹理映射技术来生成地形的阴暗效果,最后对三维地形的整个场景进行综合编程,实现了三维地形场景的实时、快速绘制.     

非线性约束下的准单应变换图像拼接算法

针对准单应变换图像拼接算法造成图像非重叠区域存在纵向投影失真的问题,提出了一种基于非线性约束的图像拼接算法。首先,该算法利用非线性约束来平滑过渡分界线左右的图像区域;然后,利用抛物线方程替换准单应变换的直线方程;最后,利用网格化的方法提高图像纹理映射的速度,并利用基于最佳缝合线的方法融合图像。对于尺寸为1 200像素×1 600像素的图像,所提算法的纹理映射耗时波动范围为4~7 s,并且其斜线结构的平均偏离程度在11~31。与准单应变换图像拼接算法相比较,所提算法的纹理映射的耗时降低了55%~67%,斜线结构的平均偏离程度降低了36%~62%,可见所提算法既矫正了斜线几何结构也提高了图像拼接效率。实验结果表明,所提算法在改善拼接图像视觉效果的方面具有更好的结果。     

三维模型表面特征的水墨效果渲染算法

提出一种对三维模型实现水墨效果渲染的两步二维纹理映射方法.该方法首先通过模型顶点的视线向量和法线向量的点乘积计算其夹角的余弦值,作为第一步的纹理坐标进行映射;再通过欧拉公式计算径向曲率及其方向导数值,作为第二步映射的纹理坐标.为达到实时的交互浏览,在第二步映射时还可采用基于视点无关的曲率特征的映射策略(如平均曲率、高斯曲率、主曲率等).在快速生成水墨画效果的同时也显示出更多的特征细节.     

一种有效的遥感图像无缝分割方法

遥感图像具有数据量大、模糊性较强、纹理细节丰富等特点，这就决定了遥感图像的分割与自然景色图像分割相比，在分割效率、分割效果上都提出了更高的要求。另外，无缝空间遥感影像数据库的建立为我们提出了在基于内容的影像检索中遥感图像无缝分割问题。在JSEG算法的基础上，通过图像增强技术，解决了遥感图像不同区域边界往往不明显的问题，大大改善了分割效果；为了解决分割的无缝性，提出了基于gabor纹理特征的区域边界合并算法。实践证明本方法很好地解决了遥感图像分割的无缝性问题。     

基于灰度共生矩阵的密集人群人数估计

从统计学的角度研究了开阔场所中密集人群估计的方法。首先基于场景图像的灰度共生矩阵提取16个特征,构建训练样本的特征矩阵。然后应用主成份分析方法找出其中最为有效的几项特征指标,利用回归分析的方法找出特征指标与人群数量之间的相关关系,建立统计模型,进而运用该模型估计场景图像中的人群数量。通过实验证明了该方法的有效性。     

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。     

基于拓扑映射的背向面去除算法

场景往往由多边形逼近表示,提出的背向面去除算法首先将场景中的多边形法向量正则化为单位向量,并将起始点移至原点,这些单位向量必定位于单位圆球上;然后将单位圆球分成若干个中心对称的区域,每个区域进行拓扑映射得到参考平面,可以求得每个多边形法向量所在的区域,并求出多边形法向量在区域边界圆盘面上的拓扑映射坐标．对同一场景而言,这些计算只需进行一次,称为前置运算．当视点向量位置改变时,则需动态计算视点向量和正背向分界线在每个区域的拓扑映射坐标;然后在一维射影直线上根据视点向量、法向量和分界线之间的拓扑映射坐标位置关系,判断该多边形是否为背向面．实验结果表明,算法运行可靠,有较高的检测速度,尤其是对同一场景,当视点变化时的多次检测效果显著．     

用户控制的纹理合成

提出一种基于用户控制的纹理合成算法．该算法适用于任意二维平面和任意拓扑的三维网格．可方便地控制纹理合成时方向和尺度的连续变化．对于任意平面区域需剖分成较均匀的三角网格，以剖分得到的二角形作为基本的合成单元来进行合成．根据用户在此三角网格上指定表示纹理方向和大小的矢量来插值生成矢量场，用以控制合成纹理的变化．该算法可以自然扩展到三维三角网格，以三角面片作为合成单元，合成后直接输出每个顶点的纹理坐标．该算法对二维和三维纹理合成给出了统一实现的框架．实验结果表明，该算法可以在任意目标区域根据用户的交互生成令人满意的纹理合成效果．     

基于波前法的参数曲面有限元网格生成算法

为克服参数曲面有限元网格生成中的单元形状映射畸变问题,提出一种曲面有限元网格自动生成算法.该算法由弹性矢量确定曲面上新节点的生成方向和空间位置,利用相应的参数域网格进行新单元拓扑相容性判断.在生成闭曲面网格时,通过添加参/虚边界棱边对闭曲面边界进行调整,确保闭曲面边界信息相对其参数域的完整性;在给出闭曲面极点初始化方法和适当设置单元边线段相等条件的基础上,该算法适用于各种不同形式闭曲面的网格自动生成.实验算例表明,文中算法可生成质量良好的参数曲面和组合面有限元网格.     

Automatic Reconstruction of Buildings from Stereoscopic Image Sequences

A vision–based 3-D scene analysis system is described that is capable to model complex real–world scenes like streets and buildings automatically from stereoscopic image pairs. Input to the system is a sequence of stereoscopic images taken with two standard CCD Cameras and TV lenses. The relative orientation of both cameras to each other is known by calibration. The camerapair is then moved throughout the scene and a long sequence of closely spaced views is recorded. Each of the stereoscopic image pairs is rectified and a dense map of 3-D suface points is obtained by area correlation, object segmentation, interpolation, and triangulation. 3-D camera motion relative to the scene coordinate system is tracked directly from the image sequence which allows to fuse 3-D surface measurements from different viewpoints into a consistent 3-D model scene. The surface geometry of each scene object is approximated by a triangular surface mesh which stores the suface texture in a texture map. From the textured 3-D models, realistic looking image sequences from arbitrary view points can be synthesized using computer graphics.