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文檔簡介
1、紋理指包含一定重復(fù)模式又呈現(xiàn)一定隨機(jī)性的事件,它可以描述自然界中非常廣闊的自然現(xiàn)象,例如:聲音、圖像、視頻、運動及幾何曲面等等。圖形學(xué)中的紋理主要指位圖圖像。采用紋理可以有效表現(xiàn)景物表面的細(xì)節(jié)特征,增強(qiáng)繪制的真實感。由于紋理技術(shù)在影視娛樂、工業(yè)設(shè)計和虛擬仿真等方面的廣泛應(yīng)用,關(guān)于紋理的研究一直是計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)視覺以及圖像處理領(lǐng)域的研究熱點。 本文圍繞當(dāng)前紋理研究中的若干熱點問題:約束紋理映射、三維紋理合成、圖像和視頻的紋理
2、替換及紋理技術(shù)在非真實感繪制中的應(yīng)用等方面展開研究: (1)約束紋理映射。紋理映射一般指將二維紋理映射到三維景物表面的過程??梢杂行У乇憩F(xiàn)景物表面的紋理細(xì)節(jié),提高景物繪制的真實感。本文提出一種基于調(diào)和映射的約束紋理映射方法,利用調(diào)和映射建立紋理平面和參數(shù)化后網(wǎng)格模型的對應(yīng)關(guān)系,給出約束紋理映射問題的一個解析解。由于調(diào)和映射具有保持映射能量最小的性質(zhì),該方法可以最小化約束紋理映射可能導(dǎo)致的扭曲形變。同時我們還提出一種對映射效果實時
3、優(yōu)化的算法,有效減少了約束紋理映射的后期交互。 紋理映射的有效性是約束紋理映射的一個關(guān)鍵問題。本文提出一種基于分塊映射的方法,把紋理圖像和網(wǎng)格模型按照特征點進(jìn)行有效剖分并建立對應(yīng)關(guān)系,實現(xiàn)對應(yīng)的映射,保持了紋理映射這個特殊參數(shù)化問題的有效性。由于該方法不需要對網(wǎng)格模型預(yù)先參數(shù)化,從而提高了紋理映射的效率。同樣的思想應(yīng)用于網(wǎng)格模型的形狀過渡也取得了良好的效果。 (2)三維紋理合成。紋理合成指由一張給定小樣本紋理生成大區(qū)域紋
4、理的過程。本文提出一種在復(fù)雜網(wǎng)格模型表面生成紋理的算法。該算首先建立網(wǎng)格模型的基網(wǎng)格表示,在基網(wǎng)格上合成紋理,然后把合成效果映射回原始網(wǎng)格;在網(wǎng)格模型上建立的基網(wǎng)格可以應(yīng)用于不同紋理的合成。本文還提出一種對三角形網(wǎng)格的附加紋理圖像壓縮存儲的方法,節(jié)約了紋理內(nèi)存。通過對紋理圖像上任意點的鄰域預(yù)處理編碼的方法,進(jìn)一步提高了合成效率。 (3)圖像和視頻的紋理替換。紋理替換指在圖像/視頻的目標(biāo)區(qū)域采用新的紋理替換原有紋理,在未知原始幾何
5、和光源信息的情況下,使替換后目標(biāo)區(qū)域保持原紋理依附在表面上產(chǎn)生的自然變形和光照效果。紋理替換在虛擬展示、影視娛樂等方面有巨大的應(yīng)用前景。本文通過求解Possion方程保持替換后紋理的依附變形,通過把RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr顏色空間以及傳遞Y顏色分量,保持了原紋理的光照效果。 本文第一次提出一種視頻的紋理替換算法。首先替換視頻關(guān)鍵幀的紋理,然后把關(guān)鍵幀的替換紋理傳遞到視頻的其他幀;通過基于網(wǎng)格優(yōu)化的約束光流跟蹤和圖切割的方法
6、,有效解決了替換后視頻效果的“時空一致性”問題和可見性變化問題,取得了良好的視頻紋理替換效果。 (4)紋理技術(shù)在非真實感繪制中的應(yīng)用。本文提出一種把數(shù)字圖像轉(zhuǎn)化為非真實感風(fēng)格畫的方法。該方法首先選取給定風(fēng)格畫的一塊區(qū)域作為底色紋理,以此合成數(shù)字圖像目標(biāo)區(qū)域的底色;然后通過在風(fēng)格畫中提取的代表性筆畫在目標(biāo)區(qū)域上依據(jù)生成的種子點和方向場繪制筆畫,整個算法流程模擬了畫家繪畫的過程。為了更好的模仿畫家繪畫的風(fēng)格,本方法提取風(fēng)格畫的方向場
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