3D建模的对象的纹理化制造技术

一种用于对表示实际对象的3D建模的对象进行设计的计算机实现的方法，包括以下步骤：提供(S10)表示所述实际对象的3D网格、纹理图像、以及所述3D网格的所述顶点与所述纹理图像的像素之间的映射；然后最大化(S20)如下形式的概率P(L(V))：。所述最大化步骤是利用预先确定的离散马尔科夫随机场优化方案来执行的，所述方案将所述3D网格和与所述3D网格的顶点的纹理坐标相关联的所述像素移位视为能量为-log(P(L(V)))-log(Z)的马尔科夫随机场。所述方法然后包括根据所述纹理图像、所述映射、以及所述最大化步骤的结果对所述3D网格进行纹理化(S30)。这提供了用于对表示实际对象的3D建模的对象进行设计的改善的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机程序和系统的领域，并且更具体地，涉及用于设计表示实际对象的3D建模的对象的方法、系统和程序。
技术介绍
市场上提供了很多系统和程序用于对象的设计、工程和制造。CAD是计算机辅助设计的缩写，例如，其涉及用于设计对象的软件解决方案。CAE是计算机辅助工程的缩写，例如，其涉及用于模拟未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造的缩写，例如，其涉及用于定义制造过程和操作的软件解决方案。在这样的计算机辅助设计系统中，图形用户接口在技术的效率方面起到重要作用。这些技术可以嵌入到产品生命周期管理(PLM)系统内。PLM是指如下商业策略：其在整个扩展企业的概念中，帮助公司从产品的立意到其寿命的终止来共享产品数据，应用公共过程，并利用企业知识以用于产品的开发。达索系统(DASSAULTSYSTEMS)提供的PLM解决方案(商标为CATIA、ENOVIA和DELMIA)提供了组织产品工程知识的工程中心(EngineeringHub)；管理制造工程知识的制造中心(ManufacturingHub)；以及能使企业整合并连接至工程和制造中心的企业中心(EnterpriseHub)。所有在一起，该系统交付一种链接产品、过程、资源的开放对象模型，以实现动态的、基于知识的产品创造、以及决定支持，驱动优化的产品定义、制造准备、生产和服务。在该上下文中，计算机视觉和计算机图形学的领域提供越来越有用的技术。实际上，该领域具有的申请涉及3D重建、3D模型纹理化、虚拟现实、和需要使用例如一组照片中的信息作为输入来精确建立具有准确的几何形状的3D场景的所有领域。3D纹理化能够被用于涉及创建纹理化的3D模型的任何领域，诸如严肃游戏、视频游戏、建筑、考古、逆向工程、3D资产数据库、或者虚拟环境。取决于用于输入数据的传感器的类型，根据视频流和照片集分析的3D重建在目前工艺水平中以2个不同的方法进行处理。第一方法使用“接收器”传感器。这显著地涉及根据RGB图像分析的3D重建。此处，通过对包含在每个图像平面的RGB颜色信息的多视点分析来获得3D重建。下面的论文涉及该方法：R.Hartley和A.Zisserman：MultipleViewGeometryinComputerVision，剑桥大学出版社2004；R.Szeliski：ComputerVision:AlgorithmsandApplications，Springer版2010；以及O.Faugeras：Three-DimensionalComputerVision:AGeometricviewpoint，MIT出版社1994。第二方法使用“发射器-接收器”传感器。这显著地涉及根据RGB深度图像分析的3D重建。这种传感器给出了到标准RGB数据的附加的深度数据，并且在重建过程中主要使用的是深度信息。下面的论文涉及该方法：YanCui等人：3DShapeScanningwithaTime-of-FlightCamera，CVPR2010；RS.Izadi等人：KinectFusion：Real-TimeDenseSurfaceMappingandTracking，ISMAR研讨会2011；以及R.Newcombe等人：LiveDenseReconstructionwithaSingleMovingCamera，IEEEICCV2011。此外，若干学术和产业人员现在提供了通过RGB图像分析的3D重建的软件解决方案，诸如Acute3D、Autodesk、VisualSFM；或者通过RGB-深度分析的3D重建的软件解决方案，诸如ReconstructMe或者微软的Kinect(注册商标)的SDK。多视点摄影测量重建方法使用包括在视频序列的图像平面(或者一系列快照)中的唯一信息，以便于估计场景的3D几何形状。对2D视点中的不同视点之间关注点的匹配会产生相机的相对位置。然后，使用优化的三角测量来计算与匹配对相对应的3D点。深度图分析重建方法基于视差图(disparitymap)或者近似的3D点云。这些视差图是使用立体视觉或者结构光(例如参见Kinect设备)或者“飞行时间”3D相机来获得的。然后，这些目前工艺水平的重建方法典型地输出实际对象的离散3D表示，最常见的是3D网格。3D模型是从封闭了所产生的3D点云的最终的体中导出的。从先前技术已知的进一步步骤是生成针对3D网格上的每个多边形的纹理。为了保证照片真实性，先前技术要求该渲染使用来自同时捕捉场景的高品质设备的标准图像。这在T.Hanusch发表于摄影测量与遥感的ISPRS期刊的Anewtexturemappingalgorithmforphotorealisticreconstructionof3Dobjects论文中进行了解释。图1了示出用于利用照片对3D模型进行纹理化的常用方法，这是公知的投影纹理映射方法。例如在P.Debevec,C.Taylor和J.Malik发表于SIGGRAPH1996的ModelingandRenderingArchitecturefromPhotographs:Ahybridgeometry-andimage-basedapproach的论文中对该方法进行了描述。该方法使用与2D视图(相对于3D模型)相关联的图像投影数据来计算到3D模型的映射。图1示出了对于3D网格模型102和校准图像104的这样的视图相关的3D模型纹理化原则：使用投影纹理映射(由束106表示，根据相机投影矩阵计算并从光学中心108发出)来估计每个三角形顶点的纹理坐标。现在，如图2所示，投影到3D模型的纹理质量高度依赖于相机位姿(camerapose)估计。实际上，图2示出的3D模型纹理化存在问题：在左侧，精确的校准数据允许一致的纹理104投影到3D模型102，而在右侧，不精确的校准数据会引起纹理104的投影相对于3D模型102的漂移(drift)。换言之，在快照时对相机旋转(rotation)和平移(translation)的估计对最终纹理具有很大影响。显然，相机位姿的任何偏移(bias)会转化到重投影(re-projection)上，并使纹理化过程恶化。在深度图分析方法的情况下，这样的偏移经常非常显著。其通常源于深度传感器和RGB传感器之间的同步的移位(shift)，损坏了相机轨道估计。但是其还可以源于：来自独立相机的外部拍摄，因为没有对深度传感器的刚性依赖(rigiddependency)所以不能以足够的精度来估计独立相机与3D模型的相对位置；噪声传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对表示实际对象的3D建模的对象进行设计的计算机实现的方法，包括以下步骤：·提供(S10)表示所述实际对象并具有顶点的3D网格、纹理图像、以及所述3D网格的所述顶点与所述纹理图像的像素之间的映射；然后·最大化(S20)如下形式的概率P(L(v))：其中：■n指代所述3D网格的顶点的数量，而vi指代所述3D网格的所述顶点，■L(vi)指代在将顶点vi映射到所述纹理图像之后要应用的、并在预先确定的有限集合(L)中选择的像素移位，■■指代所述3D网格的多组网格图块的索引的集合。■指代与顶点vi相关联的代价函数，并递减地取决于在将顶点vi映射到所述纹理图像之后应用针对顶点vi所选择的所述像素移位的结果遵循所述3D网格的顶点与所述纹理图像的像素之间的预先确定的关系的程度。■ψ′f指代与所述3D网格的图块f相关联的代价函数，并取决于针对所述图块f的顶点所选择的像素移位之间的全局差异,其中，所述最大化步骤是利用预先确定的离散马尔科夫随机场优化方案来执行的，所述方案将所述3D网格和与所述3D网格的顶点的纹理坐标相关联的所述像素移位视为能量如下的马尔科夫随机场：以及·根据所述纹理图像、所述映射、以及所述最大化步骤的结果来对所述3D网格进行纹理化(S30)。...

【技术特征摘要】
2014.12.10 EP 14306986.21.一种用于对表示实际对象的3D建模的对象进行设计的计算机实现的方法，包括以下
步骤：
·提供(S10)表示所述实际对象并具有顶点的3D网格、纹理图像、以及所述3D网格的所
述顶点与所述纹理图像的像素之间的映射；然后
·最大化(S20)如下形式的概率P(L(v))：
其中：
■n指代所述3D网格的顶点的数量，而vi指代所述3D网格的所述顶点，
■L(vi)指代在将顶点vi映射到所述纹理图像之后要应用的、并在预先确定的有限集合
(L)中选择的像素移位，
■■指代所述3D网格的多组网格图块的索引的集合。
■指代与顶点vi相关联的代价函数，并递减地取决于...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·梅尔，
申请(专利权)人：达索系统公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR