真实感3D重建中的纹理映射技术

精确的纹理映射是体现模型视觉真实感的关键因素。本文在阐述纹理映射技术原理的基础上,探讨了基于3维激光扫描设备进行3D重建过程中,实现具有高度真实感的纹理映射所遇到的实际问题,提出了基于纹理的模型重构和纹理光照连续性重建算法,解决了纹理图像空间不连续、光照不连续等因素对模型真实感的影响,并通过真实数据的实验对算法有效性进行了验证,为大型户外实体的真实感3D重建奠定了技术基础。     

匹配图像与3维模型特征点的真实感3维头重建

提出并实现一种基于两张正交图像和一个标准3维头模型,并利用2D图像特征点和3D模型特征点的匹配进行3维头模型重建的算法。首先,进行面部区域和头发区域的分割,利用色彩传递对输入图像进行颜色处理。对正面图像利用改进后的ASM（主动形状模型）模型进行特征点定位。改进局部最大曲率跟踪(LMCT)方法,更为鲁棒的定位了侧面特征点。在匹配图像特征点与标准3维头上预先定义的特征点的基础上,利用径向基函数进行标准头形变,获得特定人的3维头部形状模型。采用重建好的3维头作为桥梁,自动匹配输入图像,进行无缝纹理融合。最后,将所得纹理映射到形状模型上,获得对应输入图像的特定真实感3维头模型。     

三维表面纹理高度重建中的光线不均校正

因三维表面纹理能比二维纹理更好地表现物体的纹理信息,而且随场景光照及视角的变化而变化,所以被广泛用于虚拟现实以及计算机游戏等技术之中。Photometric Stereo作为一种有效的获取三维表面纹理信息的技术而被人们所广泛关注。均匀的光照条件是Photometric Stereo捕获和重建三维表面纹理成功的关键条件。在现实应用中,不均匀光照会导致三维表面纹理在捕获和重建过程中发生失真和畸变。针对这种失真和畸变进行了研究,并提出了一种解决此类问题的方法。实验结果表明,该方法简单可行,有效。     

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.     

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.     

面向移动设备的各向异性纹理映射方法

为了在低性能的移动设备上实现高质量图形效果,设计实现了一种高效的各向异性纹理映射方法.首先提出了基于三角形子纹理单元精度各向异性滤波器(TSPAF),将像素表示为三角形,通过反向投影获得像素在纹理空间的三角形足迹;并在此基础上提出了一种节省带宽的混合滤波方式,利用MIPMap层选择并结合二次线性滤波和TSPAF来实现混合各向异性纹理映射.实验结果表明,该方法能获得良好的图像效果,并具有低计算量和低存储量的优点,适合移动设备GPU的实现.     

基于隐函数的三维纹理网格重建

目前,面向实景图像的单图三维重建算法大多无法重建或者只能重建出已知拓扑结构类型的带纹理三维网格.文章结合目标检测网络,构建了基于隐函数的纹理推断网络"ColorNet",用于预测三维网格顶点的RGB值,并且为Pix3D数据集的三维模型添加UV纹理映射,并进行渲染、颜色采样.网络在经预处理后的数据集上训练并测试.实验表明,"ColorNet"可以预测出三维网格顶点的RGB值,并通过与三维重建网络"IM-RCNN"相结合,实现从单张实景图像中自动地重建接近真实纹理的三维模型.     

Direct3D 纹理映射

本文通过示例介绍Direct 3D纹理映射的基础知识和实现过程。     

基于形变模型的多视图三维人脸重建

本文提出了基于形变模型的多视图三维人脸重建方法,将人脸形变模型与同一人脸在不同视点下的多幅图像进行匹配,从而重建出具有较强真实感的三维人脸模型。本文将对基于形变模型的多视图三维人脸重建方法进行详细的阐述,并把实验结果与单视图重建出的三维人脸模型进行了对比,从而体现出多视图重建的优势所在。     

基于三角剖分和纹理映射的物体表面重建算法

提出一种简便的物体表面重建算法,该算法用立体匹配获得的物体表面三维特征点和原匹配图像来重建物体的真实表面,主要步骤是:将物体表面三维特征点集映射到某个平面上,在此平面上完成三角剖分,将剖分的结果映射回物体表面,用空间三角片来表示物体的几何模型,最后在OpenGL环境下将物体原匹配图像贴到几何模型上,这样就真实地重建了物体表面.最后给出了重建物体真实表面的所需条件.     

运用层次纹理映射的基于图像绘制算法

提出一种基于图像绘制(image-basedrendering,简称IBR)的算法,以发挥图形卡的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节.首先将深度图像的像素按其相关深度分为多层纹理图像,然后利用纹理映射的硬件支持,将这些层次纹理图像依次投影到与视点相关的成像面上,以得到所需目标图像.为了避免目标图像上出现空洞,在生成时,将纹素在深度层次上进行扩展.由于层次纹理图像需要较大的存储空间,并且在装入纹理缓冲时要花费大量时间,为此还提出一种基于压缩层次纹理图像的目标图像生成算法.实验表明新算法是有效的,尤其适于处理与整个物体大小相比深度层次不太多的三维景物,如有表面凹凸纹理(浮雕、门窗等)的建筑物表面等.     

基于粒子系统的三叶玫瑰动态烟花模拟

根据粒子系统原理,采用纹理映射、色彩混合、显示列表技术控制烟花粒子的运动轨迹。参照三叶玫瑰参数方程,使爆炸后的烟花粒子在空中呈现三叶玫瑰状,产生的三叶玫瑰动态烟花的大小、颜色、位置随着时间推移不断更新,直至烟花粒子与夜色背景颜色一致时,粒子死亡,三叶玫瑰烟花消失。实验结果表明,三叶玫瑰动态烟花形态逼真,实时性好。     

基于力反馈技术的干笔飞白仿真方法

将力反馈技术引入虚拟绘制过程,提出一种基于力反馈技术的干笔飞白仿真方法.该方法根据毛笔模型受力后的形态变化,提出一种笔道绘制算法;通过分析不同运笔方式下的飞白特征以及力对飞白的影响,建立了飞白纹理库;采用纹理映射和纹理融合技术将飞白纹理映射到笔道,实现了干笔飞白的计算机仿真.文中方法已成功地应用于基于力反馈技术的虚拟绘制系统,仿真效果良好.     

增强型IBFV 2维矢量场可视化算法

提出一种基于质点平流的增强型IBFV可视化算法,可显著增加IBFV算法生成图像的对比度。首先通过质点平流获得一系列的矢量纹理;然后将这些矢量纹理作为IBFV算法中的背景图像,代替原来的噪声纹理与帧缓存中的纹理进行图像混合生成新图。通过这种方式不仅可以准确反映流场的动态变化,而且增强了矢量线间的对比,同时还可以获得较高的绘制速度。     

High‐quality texture reconstruction from multiple views

This paper presents a method to automatically calculate texture maps for a given three‐dimensional object out of a sequence of images. It is used in our image‐based modeling approach after the registration of the images and the geometric modeling is done. We show that the presented method uses the information from all images by implicitly applying a weighting function. Using this approach the consideration of modeled occlusions as well as the detection and removal of non‐modeled occlusions is accomplished. The final resolution of the texture maps can be adjusted on a pixel/cm basis. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

三维重建表面任意切面图像提取及映射有效方法*

针对三维重建表面模型的任意切面纹理显示,分为3D纹理采样和切面纹理映射两阶段。前者通过模型包围盒及模型横断面轮廓定位纹理部位并去掉图像背景,经采样形成多精度3D纹理;后者先计算剖切平面和模型及纹理空间中包围盒交面,然后利用向量叠加原理及立方体线性插值方法快速提取纹理空间的交面图像,经Alpha测试后映射到模型空间相应切面上,形成具有切面纹理的剖切模型。实验表明,该方法克服了面绘制技术不能体现内部数据的缺点,有效地提高了大数据量模型任意剖切面纹理绘制速度。     

一种带高光处理的无缝纹理映射方法

纹理映射作为三维重建的重要步骤,直接关系到生成模型的视觉效果。传统的纹理映射方法通常使用简单的混合方法来获取表面纹理。通过将模型表面投影到每个纹理图像上来获取相应的纹理区域,然后将它们混合在一起以获取表面纹理。然而,由于相机位姿的不准确性,纹理映射结果存在明显的模糊和鬼影等问题。此外,在高光环境下获取的纹理图像很容易包含高光区域,最终导致纹理颜色的丢失,降低纹理的真实性。为了解决这些问题,提出了一种无缝纹理映射方法,可以有效消除高光反射。通过衡量纹理图像的质量,为每个模型表面选择最佳的纹理图像,并利用色度一致性约束优化的相机位姿以消除明显的纹理错位。针对高光问题,提出了一个高光处理模块,使用多视图图像信息并基于双色反射模型定位和处理高光纹理。最后,对纹理图进行纹理颜色一致性调整,以处理纹理之间的颜色差异。实验结果表明,与现有方法相比,提出的算法可以有效消除高光反射的影响,从而获得更好的纹理映射结果。     

三维特定人脸生成的有效实现方法

三维个性化人脸建模一直是计算机图形领域最具挑战性的课题之一。如何快速、高效地还原具有真实感的三维人脸,是其中的难点。提出了一种快速的三维人脸建模方法,该方法将人脸模型划分成若干个运动相对独立的功能区,然后在各功能区内使用加权自由变形DFFD方法对一般人脸模型进行变形。由于功能区的引入,控制点的数量极大地减少,所以极大地降低了计算量,能很好地满足实时性且更具真实性。