利用纹理几何约束进行织物场景模拟.pdf
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1、第2 8 卷第6 期 2 0 0 7 年6 月 纺织学报 J o 唧a lo fT b 枷l eR e s e a I c h V o l2 8N 06 J 衄2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 6 0 0 5 5 0 4 利用纹理几何约束进行织物场景模拟 诸葛振荣,徐利祥 ( 浙江大学电气工程学院,浙江杭州3 1 0 0 2 7 ) 摘要针对真实场景当中织物纹理的虚拟模拟问题,提出一种利用纹理几何约束进行场景模拟的方法。该方法 通过提取织物纹理中的平行、垂直约束,利用空间透视模型可求出相机焦距,并计算出纹理的空间法向量。同时确 定一个基平面,
2、使基平面法向量绕z 轴,轴旋转到纹理法向量位置,计算出旋转角度,然后在v j 即却c + + 6 0 下 通过交互操作并利用纹理映射技术进行织物场景模拟。实验表明该方法模拟的织物纹理三维效果逼真。 关键词几何约束;透视模型;三维旋转;场景模拟;织物纹理 中图分类号:哪9 17文麓标识码:A S c e n es i m l l l a t i o nu s i n gg 咖e t r i c a lc o 珊t r a i t so fw e a V et e x t u r e Z H U G E 助e n r 0 “g ,X UL i x i a “g ( c o f 如驴o ,肼帅诎f
3、脚f 帕袖曙蜀撕E ,n 觇蚵,舶,耐。“,z M 妇增3 1 0 0 2 7 ,矾f ) A b s t r a c tT ot h ep r o b k mo fw e a v et e x t u r es i m u l a o ni nI e a ls c e n e ,an e wm e 出o d0 fs c e l l es i r n u l a t i o nu s i n g g e o m e 试c a lc o n s t r a i n t s0 fw e a v et e x t u r ei 8p r o p o s e d B yp i c k i “gu pt
4、 h ep 啦l l e la n dp e r p e n d i c I l l a rc o r 埘m i n t s i nt h et e x t u r e ,t h ef o c u s0 ft l l ec 舢e r aeanb ec a l c u I a 刚b a s e do nt h e 1 0 d e lo fp e r s p e c t i v ei m a 嚣e T h e n 山e n o n n a lc o m p o n e n to fI h et e x n l r ec a nb ew o d 【e do u tw i 山m ec a m e r
5、af o c u s 舳e rm a t ,ab a s i cp l a n ej 8m a d e a n dr o t a t e da r o u n dt h e * o ry 瓤i st 0I h el a t i o n0 ft I l et 麟t u r en o n a lc o m p 仰e n t ,a n dt h et w oa n d e sa m u n d * a r l dva x e sw e r ec a k u l a t e d F i n a l l y , t h es c e n es i m u l a t i o nw a sp e r f
6、j n n e dv i ai n t e m c t “eo p e 删o n si n V i s u a lc + + 6 Op l a t f o r I 工l ,u s i “gt e x t u T e 釉p p i “g E 1 p e T i m e n t ss h o wt h a tt h es i I r I l 】a t i o n0 f3 D - e 雠c to f w e a v et e x t u r ei sv i v i dt or e a lscenet h r o u 曲t h i sm e t l l o d K e yw o r d sg e o
7、r n e t d c a lc 仰8 t 商n t s ;p e r s p e c I i v er n o d e l ;3 一Dm 诅t i o n ;s c e n es i 哪l a t i o n ;t 既t u r e0 ff a b d c 场景模拟是织物c A D 系统开发过程中一个重 要组成部分,也是目前图形学领域的研究热点。场 景模拟的方法有很多,文献 1 提出根据面料在三维 空间的形态,建立曲面模型,然岳结合光照明模型, 运用真实感图形算法,将面料纹理图像映射到空间 曲面上,生成最终的面料效果图。这种方法能够很 好地结合光照条件计算面料曲面的展示效果,但是 对空间场景
8、建模是一个非常复杂的过程,限制了其 应用性。文献 2 3 提出通过对面料区域划分网 格,建立伪三维场景模型,这种模型建立简单,操作 方便,具有一定的真实场景效果,但具有一定的局限 性,对景深较大的场景,比如透视的地毯等,视觉效 果不是很好。如果能够提供一种操作简单又满足真 实场景效果的方法,使其应月j 在织物c A D 系统中, 就可以提高系统性能,缩短织物设计开发周期,降低 设计成本。 人眼感知的真实世界是一副透视图像,照片恰 好能够反映这副透视图像。照片中含有丰富的视觉 和几何信息。直接从一张照片中去建立具有真实感 的三维场景模型,工作量大,且不能保证模型的唯一 性和可靠性。 本文应用三维
9、建模的一些理论”o ,提出利用照 片中纹理本身含有的平行、垂直关系,建立透视模 型”1 。先计算出相机焦距,然后还原出照片纹理在 空间的法向量。法向量是从照片中提取的一个重要 并且可靠的信息,通过对输入纹理的交互操作和目 标法向量的调整,得到本文所阐述的织物场景模拟 方法。 收稿日期:2 0 0 6 一0 9 13 |俸回日期:2 0 0 7 0 1 2 2 作者简介:诸葛振荣( 1 9 4 8 一) 男。副教授硕士。主要研究领城为纺织c A D 和、嵌入式挫制等。E m 且i l :z d 汁 2 6 3 肿t 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purc
10、hase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 5 6 纺织学报第2 8 卷 1 相机焦距的求解 针孔模型是最常用的相机模型,针孔相机模型 有几个重要的内参数,对于一些对精度要求不是非 常高的应用来说,只需关注相机焦距和主点,主点一 般认为在图像的中心,焦距是唯一未知的内参数。 图1 为角结构和平行结构的投影关系。 ( a ) 角结构 D D ( b ) 平行结构 图l角结构和平行结构的投影关系 F i g 1P e r s p e c t i v er e l a t i o no ft r i a n g l es t m c t u
11、 r e ( a ) a n dp a r a e ls t m c t u r e ( b ) 求相机焦距时用到了图1 所示的几何结构,在 图1 ( a ) 中,、c p 、c g 、n 6 分别是空间线段傩、c P 、 C Q 、A 曰的投影,c S 、c P 、c Q 互相垂直并交于一点 c ,c s 与A 曰平行;在图1 ( b ) 中,聊、叭口6 、c d 分别是 空间线段u y 、s r 、A 日、c J D 的投影,w 与s F 平行, A B 与C D 平行,u y 、S r 与A 曰、c D 垂直。假设厂是 图1 中相机的焦距,0 点为相机位置,o 点为主点, 犯,儿 为点口
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