不规则三维网格纹理映射的均匀化

采用单一纹理对不规则三维网格进行纹理映射,常常使网格密集处映射不足;而采用纹理地图集方法又使映射过程变得复杂。因此文章提出一种新的方法:通过离散保角变换方法,先将三维网格无遮挡地映射到平面正方形中,随后通过一种离散均匀面积变换方法,使其平面网格较均匀地分布,然后求得其纹理坐标,从而有效实现不规则三维网格的纹理映射。该方法算法快速、稳定,纹理映射均匀化效果良好。     

均匀准保角球面参数化

针对闭的或者单边界亏格为0的三角网格,提出一种球面参数化方法．通过立体投影将现有的平面参数化方法推广到球面上,得到一个初始的球面参数化;为了减小变形,引入质心坐标进行全局优化;最后用Moebius变换均匀化最终的球面网格．该方法能够避免立体投影出现三角形折叠的情况,保证最后的映射是双射．通过大量典型的三维模型实验和比较可以看出：文中的参数化方法变形小,在复杂网格的纹理映射中的均匀化效果较现有的保角、保面积变换有明显的改善．     

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.     

基于弹簧-质点模型的不规则曲面纹理映射

针对三角网格表示的不规则曲面的纹理映射问题,提出一种基于弹簧-质点模型的简单、高效、失真小的纹理映射算法。结合调和映射的参数化方法以及弹簧-质点模型的复杂平面展开方法,保持拓扑关系地将三维曲面投影于平面内;通过建立三角网格表示的投影面的弹簧-质点模型,将不规则曲面参数化于给定大小的矩形域;利用参数化的结果计算不规则曲面各顶点的纹理坐标,进行纹理贴图。实验结果表明,该算法能够实现纹理高效、均匀、变形小地映射于任意不规则曲面上。     

限制失真的网格参数化方法

针对当前网格参数化效率较低、映射失真较严重的问题，提出一种限制失真的网格参数化方法。首先，预处理原始网格模型。输入原3D网格模型，采用Half-Edge数据结构来重新组织网格并切割网格模型产生相应的切缝；构建Tutte映射把3D网格映射到一个2D凸多边形域，即构建2D网格模型。然后，进行限制失真的网格参数化计算。将Tutte映射后的2D网格模型作为限制失真计算的初始数据，建立相对于原3D模型网格的失真度量函数；求得该度量函数的最小值点，即为映射后的网格坐标集合；将映射后的网格作为限制失真映射的输入网格，设定迭代终止条件，循环迭代直至迭代结束，得到收敛的最优网格坐标；在计算映射失真度时，针对等距映射失真采用Dirichlet能量函数度量，针对共形映射失真采用尽可能等距（MIPS）能量函数度量；在求解映射失真度量函数的最小值点时采用代理函数法结合组合牛顿法的最优解方法。最终，实现了该方法并开发了一个原型系统。在原型系统中，分别设计了限制等距失真和限制共形失真的网格参数化实验，对程序执行时间和失真能量下降情况进行了统计和对比，提供了相应的纹理映射效果展示。实验数据表明，所提出的方法执行效率高、映射失真能量下降快，最优值收敛质量稳定；纹理映射时纹理着色均匀、布局紧致、线条均匀，符合实际应用的标准。     

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。     

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。     

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.     

基于三角剖分的人脸纹理映射

采用通用的三维人脸模型和任意的人脸纹理图像,基于Delaunay三角剖分,提出了一种灵活的3D人脸的纹理映射方法。该方法对人脸特征点集做三角剖分,在纹理图像和三维网格之间建立了一个准确的拓扑同构映射关系,从而得到高真实度的纹理映射。该算法不受网格调整精度的影响,同时适用于不同的纹理映射到同一三维人脸模型上。     

一种无接缝纹理映射算法

针对基于图像三维重构得到的三维形状的纹理映射算法通常存在接缝现象的问题,提出一种无接缝纹理映射算法。该算法通过建立三维网格顶点和视点之间的马尔可夫随机场模型,利用重心坐标权重插值进行颜色填充,构造出一个无接缝的纹理图像。实验结果表明,马尔可夫随机场模型可以在保证纹理图像质量的同时最小化接缝现象,在此基础上的权重颜色插值方法能够完全消除接缝现象。     

Approximating Planar Conformal Maps Using Regular Polygonal Meshes

Continuous conformal maps are typically approximated numerically using a triangle mesh which discretizes the plane. Computing a conformal map subject to user‐provided constraints then reduces to a sparse linear system, minimizing a quadratic ‘conformal energy’. We address the more general case of non‐triangular elements, and provide a complete analysis of the case where the plane is discretized using a mesh of regular polygons, e.g. equilateral triangles, squares and hexagons, whose interiors are mapped using barycentric coordinate functions. We demonstrate experimentally that faster convergence to continuous conformal maps may be obtained this way. We provide a formulation of the problem and its solution using complex number algebra, significantly simplifying the notation. We examine a number of common barycentric coordinate functions and demonstrate that superior approximation to harmonic coordinates of a polygon are achieved by the Moving Least Squares coordinates. We also provide a simple iterative algorithm to invert barycentric maps of regular polygon meshes, allowing to apply them in practical applications, e.g. for texture mapping.     

Texture Mapping with Hard Constraints

We show how to continuously map a texture onto a 3D triangle mesh when some of the mesh vertices are constrained to have given ( u , v ) coordinates. This problem arises frequently in interactive texture mapping applications and, to the best of our knowledge, a complete and efficient solution is not available. Our techniques always guarantee a solution by introducing extra (Steiner) vertices in the triangulation if needed. We show how to apply our methods to texture mapping in multi-resolution scenarios and image warping and morphing.     

采用向量化运算进行图像融合的真实感纹理映射

提出一种基于向量运算体现纹理形变要求的映射对应点获取方法,根据场景表面纹理走势特点划分表面形变控制网格,以网格边界为形变控制向量,通过对控制向量的合成取得映射点;同时,根据对应点亮度进行图像融合达到纹理真实感融入．对于场景表面纹理走势细节性变化给出了网格调整方法,进一步使用三次参数样条曲线拟合映射区域,基于曲率半径进行边界多边形化以实现对映射区域的精确判断．该方法能产生高度真实感的虚拟实景效果．     

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。     

Catmull-Clark细分曲面的纹理映射技术

提出了一种在细分曲面的过程中应用纹理映射的方法,即在控制网格逐步加细的过程中,纹理图像由无损压缩变换矩阵M进行变换并映射到相应的细分曲面上.这种方法既有效的避免了纹理接缝问题,又保证了纹理图像的完整性.该技术已经在Catmull-Clark细分曲面上得以实现,也可以用于其他任何面分裂型的细分曲面.     

矩阵重心坐标

在二维重心坐标——复数重心坐标的基础上引入二维矩阵重心坐标的概念,并利用球面坐标将二维矩阵重心坐标推广到三维.三维矩阵重心坐标适用于三角控制网格、四边形控制网格甚至一般的混合控制网格.对所提出的重心坐标性质进行了研究,发现其满足大部分好的重心坐标所应具有的性质.最后对矩阵重心坐标在三维网格模型中的应用进行了细致的实验,分析了它的优缺点.