一种基于图像的纹理生成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像的纹理生成方法，包括以下步骤：S1、建立待生成目标的三维模型及彩色编码索引表，将所述索引表作为纹理映射在所述三维模型表面；S2、获取至少两幅不同角度的所述待生成目标的图像数据；S3、将所述图像数据与所述三维模型进行外轮廓匹配；S4、利用所述索引表对所述外轮廓匹配后的图像进行索引，分别提取每个所述待生成目标图像的纹理特征；S5、将不同的所述纹理特征进行融合；S6、将融合后的纹理作为表面纹理映射在所述三维模型的表面。按照本发明专利技术步骤进行纹理生成不需要人工进行纹理绘制就能生成纹理，也不需要人工进行几何模型顶点与纹理细节的位置调整就能建立准确的映射关系，其效率高、纹理生成方法简单、自动化程度较高。

A texture generation method and system based on image

The invention discloses a method for texture synthesis based on image, which comprises the following steps: S1, established to generate 3D model and color encoding index table, the index table as texture mapping on the surface of 3D model; S2 image data, acquiring at least two images of different angles of the object to be generated; S3, the image data and the 3D model of contour matching; S4, using the index table of the outer contour of the image after the matching index, respectively to extract texture features of each of the target image to be generated; S5, to integrate the different texture features, S6; the fusion of the texture as surface texture mapping on the surface of the 3D model. Texture generation according to the invention steps without manual texture rendering can generate texture, also do not need to adjust the position of the geometric model can artificial vertex and texture detail mapping is accurate, the efficiency is high and the texture generation method is simple, high degree of automation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的纹理生成方法及系统
本专利技术涉及图像处理与计算机图形学领域，特别涉及一种基于图像的纹理生成方法及系统。
技术介绍
真实感仿真长久以来一直作为计算机视觉领域中一个重要的研究方向，而且高真实感作为计算机渲染仿真中权衡仿真效果是否符合客观事实的一个决定性指标，受到各方面的关注。现有技术中，KenjiMatsushita和ToyohisaKaneko研究出一种三维立体目标表面高效、便捷的纹理映射方法。其研究是以三维重建模型的数据已知为前提，通过仅采用一台数码相机对真实目标进行拍摄，利用实拍图中目标的纹理，对三维重建模型进行纹理贴图，从而达到高真实感的方法。该方法分成两步：第一步利用数码相机环绕目标进行实际拍摄，获取到目标表面每一个可见面片的实际颜色纹理信息；第二步对实际拍摄的目标与三维重建模型进行外轮廓配准，确定每张照片的相机位置和方向后，直接将实拍目标的纹理赋予三维重建模型，恢复了模型的表面纹理。然而该方法没有对表面纹理进行插值，融合等优化处理，可编辑性差。在现有另一技术中，KNishino等人提出特征纹理的方法，该方法首先将各种照明条件与观察条件下的关于该目标的所有细节信息全部采样，存储在同一幅纹理采样表中，根据特征纹理的方法压缩在与模型表面有映射关系的二维采样表中，由此得到的仿真目标表面纹理由一系列纹理采样点生成，其可以模拟故不需要对物体表面做任何反射因素的分析，增大了实用性。然而该方法需要采样不同环境变化下的纹理信息，故图像序列存储压缩的计算花费很大。此外，目前在动画、游戏行业普遍使用展uv后手工绘制的方法，利用商业工具，通过uvw展开技术对三维模型的二维展开后，利用人工处理的方式对映射区域的面片进行精确的纹理绘制，可编辑性强，但要得到高真实感的纹理需要投入相当大的且有很好美术功底的人力资源，并且方法不够自动化，效率较低。综上所述，现有的纹理生成方法处理复杂，不能灵活、高效地进行高真实感的纹理映射。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术的上述不足，提供一种处理方便，效率较高，能够灵活应用的基于图像的纹理生成方法及系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于图像的纹理生成方法，包括以下步骤：S1、建立待生成目标的三维模型及彩色编码索引表，将所述索引表作为纹理映射在所述三维模型表面；S2、获取至少两幅不同角度的所述待生成目标的图像数据；S3、将所述图像数据与所述三维模型进行外轮廓匹配；S4、利用所述索引表对所述外轮廓匹配后的图像进行索引，分别提取每个所述待生成目标图像的纹理特征；S5、将不同的所述纹理特征进行融合。可选的，所述S5步骤还包括，将所述融合后的图像进行插值校正。可选的，所述S2步骤还包括，设置所述待生成目标背景颜色为纯色背景。可选的，所述外轮廓匹配算法为基于Hu矩的轮廓匹配算法。可选的，所述纹理特征融合算法为alpha融合法。本专利技术同时提供一种基于图像的纹理生成系统，包括：模型建立模块，建立待生成目标的三维模型及彩色编码索引表，将所述索引表作为纹理映射在所述三维模型表面；图像采集模块，用于获取至少两幅不同角度的所述待生成目标的图像数据；轮廓匹配模块，用于将所述图像数据与所述三维模型进行外轮廓匹配；特征提取模块，用于利用所述索引表对所述外轮廓匹配后的图像进行索引，分别提取每个所述待生成目标图像的纹理特征；融合模块，用于将不同的所述纹理特征进行融合。可选的，所述融合模块还用于将所述融合后的图像进行插值校正。可选的，所述图像采集模块还用于设置所述待生成目标背景颜色为纯色背景。可选的，所述外轮廓匹配算法为基于Hu矩的轮廓匹配算法。可选的，所述纹理特征融合算法为alpha融合法。本专利技术通过建立待生成目标的三维模型，及采集待生成目标的图像数据进行匹配后，利用彩色编码索引表对该三维模型进行纹理特征提取，之后对不同角度的纹理进行融合后映射在三维模型表面。与现有技术相比，本专利技术不需要人工进行纹理绘制就能生成纹理，也不需要人工进行几何模型顶点与纹理细节的位置调整就能建立准确的映射关系，其效率高、纹理生成方法简单、自动化程度较高。附图说明图1为本专利技术的基于图像的纹理生成方法流程图；图2为本专利技术中利用B、G两个维度制作出的彩色编码索引表；图3为本专利技术中用四个R值调制的彩色编码索引表；图4为本专利技术中用彩色编码索引表作为纹理渲染出的模型；图5为本专利技术中分割出目标的图像；图6为本专利技术中用二值化操作后提取的目标轮廓；图7为本专利技术中用二值化操作后提取的模型轮廓；图8为本专利技术匹配完成时的三维模型图；图9为匹配完成时的目标示意图；图10为本专利技术中经过彩色编码索引表提取的纹理特征；图11为本专利技术中对第一次拍摄角度时提取的三维模型纹理；图12为本专利技术中对第二次拍摄角度时提取的三维模型纹理；图13a，13b所示为将两次提取的纹理进行融合后的图示；图14为本专利技术最终的纹理映射到模型的结果图。图15为本专利技术的基于图像的纹理生成系统模块框图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例一：图1所示为本专利技术的基于图像的纹理生成方法流程图，包括以下步骤：S1、建立待生成目标的三维模型及彩色编码索引表，将所述索引表作为纹理映射在所述三维模型表面；S2、获取至少两幅不同角度的所述待生成目标的图像数据；S3、将所述图像数据与所述三维模型进行外轮廓匹配；S4、利用所述索引表对所述外轮廓匹配后的图像进行索引，分别提取每个所述待生成目标图像的纹理特征；S5、将不同的所述纹理特征进行融合。在S5之后还包括S6、将融合后的纹理作为表面纹理映射在所述三维模型的表面。在一个实施方式中，本专利技术建立彩色编码索引表I：以横轴作为B通道的增减维度，以纵轴作为G通道的增减维度，可以建立最大256*256的索引表位图i，参看图2，设置R通道，建立彩色编码索引表I，例如R通道为4，建立彩色编码索引表I4，参看图3，通过uv展开工具将三维模型的每个面片无重叠的展开到之前建立的彩色编码索引表I4上，即以彩色编码索引表I4为纹理映射到模型表面，参看图4。在进行目标图像获取时，利用拍摄装置对目标进行拍摄，并单独的分离出目标。参看图5。在一个实施方式中，本专利技术通过二值化操作分别提取目标与模型的外轮廓，参看图6-7。具体的，设置配准参数阈值，由粗到精细依次设置步长，多次利用Hu矩算法进行轮廓匹配操作，分别控制模型的三个旋转自由度进行旋转变换并计算出配准参数；对计算所得的匹配参数，取最小值时对应的旋转参数作为起始值，将步长减小一半，继续控制模型；对上次计算所得的匹配参数，取最小值时对应的旋转参数作为起始值，将步长减小一半，继续控制模型；最终得到匹配参数最小并且小于阈值，匹配结束；在一个实例中，参看表1-表3，设置配准参数阈值为1.5，先用步长为5度，分别控制模型的三个旋转自由度进行旋转变换并计算出配准参数为yaw＝-5，roll＝0，pitch＝15时，F＝10.3615；对计算所得的匹配参数，取最小值时对应的旋转参数作为起始值，将步长减小一半，继续控制模型，计算出配准参数为yaw＝-2.5，roll＝0，pitch＝15时，F＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像的纹理生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立待生成目标的三维模型及彩色编码索引表，将所述索引表作为纹理映射在所述三维模型表面；S2、获取至少两幅不同角度的所述待生成目标的图像数据；S3、将所述图像数据与所述三维模型进行外轮廓匹配；S4、利用所述索引表对所述外轮廓匹配后的图像进行索引，分别提取所述待生成目标图像的纹理特征；S5、将不同的所述纹理特征进行融合。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的纹理生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立待生成目标的三维模型及彩色编码索引表，将所述索引表作为纹理映射在所述三维模型表面；S2、获取至少两幅不同角度的所述待生成目标的图像数据；S3、将所述图像数据与所述三维模型进行外轮廓匹配；S4、利用所述索引表对所述外轮廓匹配后的图像进行索引，分别提取所述待生成目标图像的纹理特征；S5、将不同的所述纹理特征进行融合。2.根据权利要求1所述的基于图像的纹理生成方法，其特征在于，所述S5步骤还包括，将所述融合后的图像进行插值校正。3.根据权利要求1所述的基于图像的纹理生成方法，其特征在于，所述S5步骤还包括，设置所述待生成目标背景颜色为纯色背景。4.根据权利要求1所述的基于图像的纹理生成方法，其特征在于，所述外轮廓匹配算法为基于Hu矩的轮廓匹配算法。5.根据权利要求1所述的基于图像的纹理生成方法，其特征在于，所述纹理特征融合算法为alpha融合法。6.一种基于图像的纹理生...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄曦，吴鑫，周勋，张晨晔，张建奇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61