基于特征约束点的纹理映射算法

纹理映射技术用于生成物体表面的纹理细节,是真实感图形技术的重要组成部分,也是计算机图形学的一个重要研究方向.针对目前很多纹理映射算法计算量大,方法比较复杂的缺点,应用Candide3作为三维网格模型,提出了一种快速有效的基于特征约束点的纹理映射算法.通过在三维网格模型和纹理图像上选取少量对应的特征约束点,利用三角网格剖分算法在纹理图像上建立选取特征点的三角网格.进而通过求取质心坐标的方法计算出三维网格模型上所有特征点的纹理坐标并完成整个三维网格模型的纹理映射.实验结果表明,提出的算法计算速度较快,能够得到高真实度的纹理映射效果,并且适用于不同纹理图像映射到同一三维网格模型上.     

智能配镜三维特征参数提取方法研究

摘 要：针对智能配镜中三维面部特征点提取算法复杂度较高的问题,提出一种将三维点 云转换为映射图像定位特征点的方法。采用 Voronoi 方法计算面部三角网格各顶点处的高斯曲 率、平均曲率。选取鼻尖、眼角等曲率特征明显的区域估计面部点云姿态。根据曲率旋转不变 性,使用初选的点云方向向量简化旋转矩阵的计算,使面部点云正面朝向视点。将点云映射转 换为图像,三维网格模型中三角面片一对一映射到图像中的三角形。搭建卷积神经网络,使用 Texas 3DFRD 数据集进行模型训练。进行人脸对齐,预测所得各面部特征点分别限制在图像某 三角形中。根据图像中三角形映射查找三维网格模型中对应三角面片,通过三角面片顶点坐标 计算配镜所需的面部特征点位置坐标,实现配镜特征参数的提取。     

逐像素偏移纹理坐标的视差映射改进方法

视差映射技术可以通过沿着视点方向平移纹理坐标来实现纹理图像的真实感绘制,然而不正确的纹理坐标偏移量将导致纹理图像的滑动现象.根据视差映射技术原理,通过定义纹理坐标值与高度值之间的映射函数得到偏移量与当前视点坐标的对应关系;利用GPU技术计算得到正确的纹理坐标偏移量,使得在视点动态变换时纹理图像的绘制不会产生滑动现象.实验结果表明,与传统视差映射方法及现有GPU技术校正纹理坐标偏移量方法相比,在没有增加算法复杂度的前提下,采用文中方法可改善纹理图像真实感绘制的效果.     

面向移动设备的快速人脸纹理映射

提出一种面向未来掌上移动设备（如高端手机,PDA等）的灵活实用的纹理映射方法.该方法仅需要一张正面人脸照片作为输入,不要求模型和纹理的精确匹配,通过简单的交互实现在较低资源配置下人脸纹理的提取.采用了一种交互调整映射的方案,通过用户对模型中特征点及其影响区域的编辑,实现对局部纹理坐标的定义,得到满意的映射效果.实验结果表明,文中方法具有较高的效率和真实感,可以用于产生真实感三维人脸表情动画.     

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。     

面向大尺度战场的地貌晕渲增强方法

地貌晕渲是大尺度战场仿真中的重要一环,针对现有的地貌晕渲技术在细节处纹理特征不明显的问题,提出了一种结合高程曲率和环境光遮蔽的大尺度战场地貌晕渲增强方法.第1步,通过分析数字高程数据的曲率属性生成地形曲率图,曲率图与卫星影像叠加可以突出显示地貌特征线.第2步,提出一种基于深度可分离卷积的环境光遮蔽计算方法,能够增强战场地形在沟壑处的视觉表现.最后将曲率图、环境光遮蔽与卫星影像三者融合生成实时地貌晕渲效果.实验表明,本文方法可以在较低级别的全球卫星影像上呈现更好的视觉效果,使得观察者在把握三维地形整体走势的同时,能进一步分析地貌细节处的纹理特征.     

基于偏离映射的纹理传输算法研究

研究二维图像纹理传输问题,目前在二维纹理映射的传统算法中,主要通过基于纹理合成的传输算法实现纹理映射的效果.针对传统算法中基于纹理拼接导致迭代次数多、计算复杂度高的问题,为提高纹理映射的速度,提出了一种基于光照明模型实现纹理映射,产生纹理传输效果的算法.该算法主要采用Phong光照明模型对目标图像进行预处理形成虚拟表面,根据纹理图像和目标图像计算偏离映射角度,其次,参考图像的纹理特征根据偏离角度映射到目标图像中.实验结果表明,改进的纹理传输算法运行速度快,易于实现,避免了耗时的纹理合成计算,可针对局部目标区域进行局部映射,具有一定的实用性.     

利用GPU对3D角色模型绘制水墨效果

在GPU内利用非线性纹理映射以及模型表面法向量和视点向量之间的夹角来模拟线条的粗细及浓淡变化,解决了在某些视角条件下非线性纹理映射导致的大面积黑斑问题.模型表面的淡墨晕染通过模型上指定的某点位置与其他各顶点连线向量和该点法向量夹角信息进行控制.实现了水墨效果的3D角色在3D水墨效果场景中的实时漫游.     

基于纹理映射的动态实时虚拟现实方法

提出了一种动态实时的进行纹理映射的方法,该方法首先通过自动寻找三维旋转模型主中轴线来与纹理图片的中垂线进行配准,然后沿左右方向进行纹理保长等单位映射.该方法可将纹理图片等单位的映射到三维模型上,同时可以进行模型修正和纹理图片的动态移动,纹理不会变形,这完全不同于其它指定多边形及相应纹理坐标进行插值的纹理映射方法,后者将无法与用户进行交互且无法动态贴图.实现结果表明,该方法很好地模拟了现实世界的贴图效果,且具有很好的灵活性、实用性和通用性,可以应用到陶瓷贴花的虚拟现实软件中,进行提前演示效果.     

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。     

一种浓淡远近效果的3D水墨渲染算法

在美术作品研究中,提出一种对三维模型实现水墨效果的渲染方法,可以对水墨画中浓淡远近的绘画技法进行仿真。首先构建二维水墨纹理,然后利用模型的轮廓线信息控制纹理的水平分量映射,最后通过属性函数控制纹理垂直分量的坐标,调整水墨颜色色调。分别采用线性属性函数、二次属性函数以及加入光源因子的属性函数进行仿真。结果表明,在三维场景的水墨仿真中,利用上述方法可以使画面更具层次感,更符合画家的实际手法,为三维模型的水墨渲染提供了一种可行的技术手段。     

A novel constrained texture mapping method based on harmonic map

In this paper, we present a novel constrained texture mapping method based on the harmonic map. We first project the surface of a 3D model on a planar domain by an angle-based-flattening technique and perform a parametrization. The user then specifies interactively the constraints between the selected feature points on the parametric domain of the 3D model and the corresponding pixels on the texture image; the texture coordinates of other sample points on the 3D model are determined based on harmonic mapping between the parametric domain of the model and the texture image; finally we apply an adaptive local mapping refinement to improve the rendering result in real-time. Compared with other interactive methods, our method provides an analytically accurate solution to the problem, and the energy minimization characteristic of the harmonic map reduces the potential distortion that may result in the constrained texture mapping. Experimental data demonstrate good rendering effects generated by the presented algorithm.     

复杂背景下彩色数字图像分割算法研究

为了提高复杂背景下彩色数字图像分割的准确率,减少噪声对图像处理的干扰,尽可能的缩短运行时间,需要对复杂背景下彩色数字图像分割算法进行研究。当前图像分割算法在彩色数字图像分割的过程中,仅仅考虑了图像像素的亮度值,没有考虑其空间特征,存在计算的复杂性过大等缺陷,影响彩色数字图像处理效果。为此,提出了一种基于随机权重粒子群的复杂背景下彩色数字图像分割算法。该算法先采用多尺度均匀滤波方法,对复杂背景下彩色数据图像进行划分,其中包含噪声和不含噪声的像素点的亮度值、结构元素以及局部区域内的图像像素加权亮度密度特征。采用多段图分割获取彩色数字图像的优化分割,在平滑项中代入彩色数字图像梯度信息,对彩色数字图像分割结果中的弱边界进行剔除,从而实现准确的彩色数字图像分割。实验仿真证明,所提算法增加了彩色数字图像分割的对比度和信噪比,提高了复杂背景下彩色数字图像分割的准确性。     

体绘制的任意曲面切割方法

为了在体绘制的过程中,响应用户的实时交互以及对体数据进行切割。论文提出了一种预计算外部轮廓,基于ConstructiveSolidGeometry(CSG)的方法来进行切割的方法。预先计算的外部轮廓在整个体绘制过程中完成界定体元绘制的边界和进行切割交互的功能,因此提高了体元绘制和切割的效率。引入外部轮廓几何体之后,采用基于CSG的方法来进行交互式切割,保证了原有外部轮廓和切割体各自内部的拓扑关系。最后,通过对纹理坐标的实时计算,实现3D纹理的映射。论文借助于现有可编程图形流水线的功能实现该方法,完成了高效率的实时交互和绘制。     

利用遥感图象生成地形三维实景图

本文介绍了利用遥感形象作为纹理图象，采用纹理映射技术生成地形三维实景图的原理和算法。主要包括：遥感图象上特征点（目标点）坐标的量算；遥感图象与相应地面间透视变换关系的确定；影象灰度的重采样；实景图的显示。最后给出了实验结果。实验表明，这种方法所生成的地形三维实景图，所含信息量大，真实性好，现势性强。     

基于几何与图像混合绘制中的快速WARP变换算法研究

基于几何与图像的混合绘制中，3D Warp算法以严格的数学变换为基础，从而能够保证准确的投影关系，但该算法在实时绘制阶段需进行大量的数学运算，故其时间复杂度较高，该文提出了一种新的快速Warp变换算法，算法以3D Warp算法为基础，采用了崭新的投影过程，从而使时间复杂度较3D Warp算法有较大幅度的下降（降低约7．51倍）。同时，该算法是一种流水结构，能够有效利用现有的加速硬件，而无需改变图形硬件的体系结构。     

基于矢量线强化的增强型2维流场实时绘制

在流场绘制中,合理地结合矢量场的多种属性有助于矢量场的特征分析,据此提出了一种基于矢量线强化的增强型2维流场实时绘制算法。通过对流场的一些标量属性如大小、角度和曲率进行色彩映射,该算法不仅可以清晰显示流场运动方向,而且能显示矢量场的多种属性,有助于了解流场矢量特征分布和主要拓扑结构。该算法采用了一种矢量线强化策略,即通过对卷积纹理在垂直矢量方向上进行1维高通滤波,增加了矢量线间的对比,改善了图像质量。利用现代图形卡的可编程能力,该算法可以在微机上达到实时绘制性能。     

Compression-Based 3D Texture Mapping for Real-Time Rendering

While 2D texture mapping is one of the most effective of the rendering techniques that make 3D objects appear visually interesting, it often suffers from visual artifacts produced when 2D image patterns are wrapped onto the surfaces of objects with arbitrary shapes. On the other hand, 3D texture mapping generates highly natural visual effects in which objects appear carved from lumps of materials rather than laminated with thin sheets as in 2D texture mapping. Storing 3D texture images in a table for fast mapping computations, instead of evaluating procedures on the fly, however, has been considered impractical due to the extremely high memory requirement. In this paper, we present a new effective method for 3D texture mapping designed for real-time rendering of polygonal models. Our scheme attempts to resolve the potential texture memory problem by compressing 3D textures using a wavelet-based encoding method. The experimental results on various nontrivial 3D textures and polygonal models show that high compression rates are achieved with few visual artifacts in the rendered images and a small impact on rendering time. The simplicity of our compression-based scheme will make it easy to implement practical 3D texture mapping in software/hardware rendering systems including real-time 3D graphics APIs such as OpenGL and Direct3D.