一种为三维物体表面添加纹理的精确方法.doc
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1、一种为三维物体表面添加纹理的精确方法近年来,三维数字成像及造型技术已经应用到越来越多的领域,如虚拟现实、生物医学等。它致力于逼真的还原现实物体,因此,在重建物体的几何模型后,如果在模型表面叠加对应于物体的表面纹理,使得物体的外观看起来与现实世界中的物体相似,那么就增加了所重建物体的真实感。构造纹理通常可考虑纹理的提取与纹理的融合。纹理的提取是为了寻找点的三维坐标与纹理坐标的对应关系,为将纹理图像映射到深度图像上做准备;而纹理融合,就是要将多个坐标系下的纹理图像融合成一幅。 重建物体的带纹理模型时,由于观察方向和物体本身形状的限制,通常不可能一次得到描述物体的所有深度数据,而需要从不同方向得到深
2、度图像,然后把这些深度图像合成在一起。这一问题已经进行了大量研究13。而利用激光点扫描或线扫描得到物体一个方向的深度信息时,很难同时得到对应于此深度信息的纹理图像。很多研究者在处理此情况时,将深度图像的合成与纹理图像的融合分为两步进行,即先用扫描真实物体所得的深度图像生成几何模型,然后用数码相机单独对真实物体进行多视点的拍照,再通过寻找照片与几何模型的对应关系,进行纹理融合和纹理映射,如DeMenthon等人4和Rocchini等人5,但是,由于不是同时获得深度图像和纹理图像,它们之间的对应关系存在着一定的偏差。另外,在进行纹理融合时,权函数的设置,直接关系到最终融合的纹理图效果。Rocchi
3、ni等人5利用点是否在纹理图中可见作为权函数进行分片纹理融合,并且将融合后的纹理片打乱顺序填充成矩形纹理图。但是该方法生成的纹理图不够直观,不利于实时编辑;Debevec等人6为建筑物绘制纹理图像,描述了一种与视角无关的纹理生成方法,设置权函数时只考虑了点是否在纹理图中可见;Pighin等人7依靠观察方向与曲面在某点的法线夹角建立权函数,在虚拟的柱坐标系进行纹理融合。但是由于进行柱坐标系的变换,带来了一些误差。 本文针对纹理的提取,即深度图像与纹理图像的对应,以及纹理融合的权函数的设置分别讨论,提出了新的改进方法。对于纹理的提取,利用三维光学数字化系统3DODS8,得到同一个观察方向的深度图像
4、和真彩色纹理图像,通过设置采样点的六个自由度信息,建立深度图像与纹理图像之间的对应关系,在多视角深度图像合成的同时,进行多视角的纹理图像的融合。减少由于深度图像与纹理图像分开采集,再寻找对应关系所带来的误差;而对于纹理融合,建立了一个新颖的权函数,加入了视点依赖性的概念,更加真实地反映不同观察方向所得纹理图对最终纹理图的贡献,同时减少了坐标变换所带来的误差。 1纹理的提取 纹理的提取可以定义为:获取一个纹理图像的集合,以及对应于每一张纹理图像的变换参数(包括相机的内、外参数,拍摄的观察角度),计算出重建好的几何模型上的每一个点p对应于纹理图像上的颜色值T(p), 即建立物体三维空间坐标(x,
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