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．     

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。     

画三维物体的投影图形

在画三维物体的图形时,我们遇到的新问题是,物体表面上的点的坐标具有三个分量(x,y,z),而屏幕上象素的坐标只有两个分量(xp,yp)。因此需要给出两组坐标分量之间的对应关系:xp=f(x,y,z),yp=g(x,y,z)。     

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.     

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OSG的规则多面体重构和纹理映射技术

对物体进行纹理贴图的主要方法是将纹理坐标同物体表面顶点坐标建立关联,但是在建模软件之外由于没有物体的顶点坐标信息,要实现纹理映射相当困难.在OSG的基础上,采用重构规则物体表面的方法实现了物体的按面纹理映射,并得到了预期的效果.     

基于样图的木材体纹理绘制方法

传统的体纹理绘制方法采用函数模型定义体纹理空间的颜色,模拟不同的纹理特征需要反复调整与测试相关参数,且在多数情况下不能获得令人满意的结果.以木材体纹理绘制为例,提出了一种基于样图的体纹理绘制新方法.该方法针对木材纹理的结构特点构造样图空间与体纹理空间的几何映射关系,采用木纹样图的像素纹理值定义体纹理空间的颜色.实验结果表明,绘制的纹理不仅较好地模拟了木纹样图中的纹理特征,而且在物体各表面交界处保持连续.由于纹理样图可根据用户需要任意选取,基于样图的体纹理绘制方法显著提高了计算机生成木纹的真实感与多样性.     

在点模型上实现三维纹理合成的算法

为了避免网格重建过程而直接在三维点采样表面上进行纹理合成,研究了在点模型上的三维纹理合成的算法。利用KDtree这种数据结构在离散采样点上构建点与点的邻域关系,通过投影和建立匹配窗得到每一个待合成纹理的点与样图的映射关系,根据映射关系在样图中找出与待定点纹理值最佳匹配的点。最后将该匹配点的纹理值赋给待定点,同时结合邻域关系实现多点同时赋值。实验结果表明,该算法能有效地保持了生成的纹理结构和视觉效果的连续性和平滑性,具有耗时短、灵活可控、较好的鲁棒性等特点。     

一种三维建筑物模型自动纹理映射方法

针对三维模型纹理映射受观测视角及遮挡影响的问题,提出了一种基于高斯混合模型的纹理自动映射方法。首先在体素三维重建模型上,为每一个目标表面体素建立高斯混合模型来描述该体素的颜色在不同图像上观测值的分布;然后利用输入的序列图像及对应的相机参数,结合场景的可见性约束,用图像每一个像素的颜色信息更新三维场景模型中它所对应的体素的高斯混合模型;最后用高斯混合模型的期望估计体素的实际颜色纹理。结果表明,该方法可以得到准确精细的三维建筑物纹理模型。     

艺术化立体图像的渲染

目前的艺术化渲染算法会使结果图像具有较强的随机性,因此无法直接应用于立体图像的渲染.文章针对虚拟三维场景,给出了一个通用的艺术风格立体图像的渲染框架.首先对单个物体渲染包括双眼视域范围的艺术风格图像,在投影过程中同时记录模型顶点对应的纹理坐标;然后将艺术风格图像映射到物体表面生成艺术化效果的三维模型;最后将艺术化三维模型直接投影到左右眼相机生成立体图像.为创建用于纹理映射的艺术化纹理图像,提出了在透视投影中颠倒像素遮挡关系的方法来获取模型的双眼视域范围图像.该文提出的艺术化立体图像生成方法不仅可保证双眼图像的一致性,而且具有良好的通用性,可适用于各类已有的艺术化渲染算法.     

基于几何模型与照片序列的不规则物体纹理获取

虚拟世界的建造过程中 ,获取不规则物体的纹理非常重要 .针对数字文物保存与展示的要求 ,提出了一种基于物体单色几何模型及在其周围环绕拍摄的照片序列来获取不规则物体圆柱纹理的算法 .该算法分为投影变换、变形和拼接等步骤 ,通过将物体照片序列上的色彩映射到圆柱贴图面上来获得该物体的纹理 .该算法具有对原始照片质量要求低和允许运行时进行编辑等优点     

Inferring transforms [computer graphics]

In simple two-dimensional texture mapping you take a 2D image and render it on the screen after some transformation or distortion. To accomplish this you will need to take each [X, Y] location on the screen and calculate a [U, V] texture coordinate to place there. A particularly common transformation is: U=(aX+bY+c)/(gX+hY+j), V=(dX+eY+f)/(gX+hY+j). By picking the proper values for the coefficients a…j, we can fly the 2D texture around to an arbitrary position, orientation, and perspective projection on the screen. You can, in fact, generate the coefficients by a concatenation of 3D rotation, translation, scale, and perspective matrices. However, the author discusses a more direct approach to finding a…j. It turns out that the 2D-to-2D mapping is completely specified if you give four arbitrary points in screen space and the four arbitrary points in texture space they must map to. The only restriction is that no three of the input or output points may be collinear. This method of transformation specification proves useful, for example, in taking flat objects digitized in perspective and processing them into orthographic views     

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.     

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.     

虚平面映射:深度图像内部视点的绘制技术

首先推导与归纳了图像三维变换中像素深度场的变换规律,同时提出了基于深度场和极线原则的像素可见性别方法,根据上述理论和方法,提出一种基于深度图像的建模与绘制(image-based modeling and rendering,简称IBMR)技术,称为虚平面映射.该技术可以基于图像空间内任意视点对场景进行绘制.绘制时,先在场景中根据视线建立若干虚拟平面,将源深度图像中的像素转换到虚平面上,然后通过对虚平面上像素的中间变换,将虚平面转换成平面纹理,再利用虚平面的相互拼接,将视点的成像以平面纹理映射的方式完成.新方法还能在深度图像内侧,基于当前视点快速获得该视点的全景图,从而实现视点的实时漫游.新方法视点运动空间大、存储需求小,且可以发挥图形硬件的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节和成像视差效果,克服了此前类似算法的局限和不足.     

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.     

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。     

Articulated body motion tracking using illumination invariant optical flow

We propose a model-based tracking method for articulated objects in monocular video sequences under varying illumination conditions. The tracking method uses estimates of optical flows constructed by projecting model textures into the camera images and comparing the projected textures with the recorded information. An articulated body is modelled in terms of 3D primitives, each possessing a specified texture on its surface. An important step in model-based tracking of 3D objects is the estimation of the pose of the object during the tracking process. The optimal pose is estimated by minimizing errors between the computed optical flow and the projected 2D velocities of the model textures. This estimation uses a least-squares method with kinematic constraints for the articulated object and a perspective camera model. We test our framework with an articulated robot and show results.     

三维视觉测量技术中的双目纹理映射技术

设计了基于双目摄像机的三维纹理映射系统,单色和彩色摄像机分别负责三维坐标和颜色信息的采集;建立了双目摄像机的像素匹配模型,并设计了简单的标定方法,确定模型中的内部和结构参数,建立高精度的像素对应关系,配合实现三维数据的纹理映射。还对双目纹理映射方法的测量过程进行了详细描述。经过实验验证,该方法不仅简单易用,还具有高于0.1个像素的匹配精度。     

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。