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纹理合成是当前计算机图形图像、机器视觉等领域的研究热点之一,在大规模真实感场景绘制、计算机动画、虚拟现实等方面有着广泛的应用前景.基于样图的纹理合成是近年来发展起来的一种新的纹理合成技术,该技术将给定的小块纹理作为样本来合成大块纹理.随着三维数字几何媒体的快速发展并进入应用领域,迫切需要一种在三维模型上高效合成纹理的技术,以便在三维模型上通过纹理来表现物体表面的细节从而弥补几何绘制的不足.基于样图的纹理合成技术的出现为三维模型上的纹理合成提供了新的思路.
本文致力于研究在三维模型上合成纹理的技术,在分析、总结已有的基于样图的纹理合成算法的基础上,通过改进、加工提出了一种基于样图的三角网格模型纹理合成算法,并通过Delaunay三角剖分将该算法推广到任意二维平面区域的纹理合成上.该算法能够有效避免纹理的扭曲变形,实现了三角网格模型纹理合成算法和二维平面纹理合成算法的统一.下面将本文所做的工作总结如下:
(1)本文首先解释了纹理的概念,明确了纹理合成的对象,阐明了纹理合成的内容,揭示了基于样图的纹理合成技术研究的重要意义,认真分析了该技术的研究现状.深入研究了现有的几种典型的算法,对其算法思想和核心技术进行了认真总结,并指出了现有的基于样图的纹理合成技术存在的问题.
(2)通过改进、加工已有算法,提出了一种基于样图的三角网格模型纹理合成算法.该算法分为预处理阶段和合成阶段.在预处理阶段对纹理样图进行分析以获得纹理的结构信息.在合成阶段,以三角面片为基本合成单元,在网格模型全局矢量场的引导下按照基于约束度的顺序逐片合成纹理直到整个网格被纹理完全覆盖.在这个过程中,三角面片通过三维旋转变换到纹理空间中,避免了通过局部参数化带来的纹理变形和扭曲.
(3)通过对任意平面区域进行Delaunay三角剖分,将三角网格模型的纹理合成算法扩展到了二维纹理合成上.克服了传统二维纹理合成只能在矩形区域合成纹理的缺点,并且实现了三维模型纹理合成和二维平面纹理合成算法的统一.