能夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種能夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三 維模型修補方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的三維數(shù)字模型修補算法關(guān)注于對模型空洞、表面細節(jié)三維幾何結(jié)構(gòu)的修補 和細化，因此不涉及三維模型表面紋理信息的修正。
[0003] 例如，專利名稱為"基于全局結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)格模型修復(fù)方法"（申請日為： 2009-11-3,申請?zhí)枮镃N200910237657. 9)的在先中國專利，將修改方法分為4個階段：第1 階段，檢測三維網(wǎng)格模型的空洞；第2階段，將所述三維網(wǎng)格模型通過使用改進的雙邊濾波 算法分解為基模型和高頻信息；第3階段，基于第2階段分解后得到的基模型，使用平滑的 三維模型修復(fù)方法修復(fù)基模型；第4階段，基于第2階段分解后得到的高頻信息，修復(fù)空洞 中的幾何結(jié)構(gòu)細節(jié)。該在先專利可以修復(fù)具有明顯全局結(jié)構(gòu)細節(jié)信息的三維網(wǎng)格模型，修 復(fù)后的三維網(wǎng)格模型擁有更加豐富的幾何結(jié)構(gòu)細節(jié)。
[0004] 再如，專利名稱為"一種幾何特征引導(dǎo)的三維模型表面紋理空洞填補方法"（申 請日為：2011-9-30 ;申請?zhí)枮椋篊N201110301143. 2)的在先中國專利，該專利的技術(shù)方案包 括：讀入、存儲與處理三維模型與紋理地圖的信息；基于紋理信息檢測與初始化三維模型 表面已有的紋理結(jié)構(gòu)線；在無先驗知識的條件下，利用幾何特征引導(dǎo)三維模型表面缺失紋 理結(jié)構(gòu)線的生成；在先驗知識的約束下，利用幾何特征引導(dǎo)三維模型表面缺失紋理結(jié)構(gòu)線 的生成；構(gòu)建表示三維模型表面紋理信息的矩形紋理塊；利用三維模型的幾何特征，匹配 與空洞區(qū)域最相似的矩形紋理塊，并利用該矩形紋理塊填充空洞區(qū)域；利用矩形紋理塊、紋 理地圖及其映射關(guān)系，實現(xiàn)三維模型表面紋理空洞區(qū)域的紋理映射。本發(fā)明紋理生成合理， 填補效果逼真，保持了三維模型表面紋理的完整性。上述專利只能用于三維模型幾何結(jié)構(gòu) 完整，只是紋理信息有所缺失的情況，而不能夠用于三維模型幾何結(jié)構(gòu)和紋理信息同時缺 失的情況。
[0005] 綜上所述，為特定的三維幾何結(jié)構(gòu)修補所設(shè)計算法并不適用于表面紋理信息，因 此現(xiàn)有的算法對三維數(shù)字模型進行修補后無法保持原有三維數(shù)字模型外觀的彩色紋理信 息，現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種能夠有效保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種能夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方法， 包括以下幾個步驟：
[0008]步驟1，三維模型數(shù)據(jù)空洞修補及細節(jié)增強；
[0009] 步驟2,三維模型頂點近鄰關(guān)系計算；
[0010] 步驟3,紋理數(shù)據(jù)重采樣計算；
[0011] 步驟4,三維模型及紋理數(shù)據(jù)輸出。
[0012] 其中，所述步驟1具體包括如下步驟，
[0013] 步驟1. 1，提取原有待修復(fù)三維模型Q中的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)Q1，然后用曲面合成算法 獲得密閉的且無空洞的網(wǎng)格化三維模型，從而實現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)空洞修補工作；
[0014] 步驟1. 2,用三維數(shù)據(jù)雕刻軟件對三維模型的細節(jié)進行雕刻從而實現(xiàn)細節(jié)增強，最 終得到修補后的三維模型P。
[0015] 其中，所述步驟2具體包括如下步驟，對于步驟一中得到的修補及細節(jié)增強后的 三維模型P中的每一個頂點Pi= [Xiy;Zi]'根據(jù)下式計算原有待修復(fù)三維模型Q中與其 距離最近的頂點標(biāo)號：
[0017] 其中M和N分別為三維模型P和Q中的頂點個數(shù)，IIP1-Qj|2為兩點之間的歐氏距 離。
[0018] 其中，所述步驟3具體包括如下步驟：
[0019] 步驟3. 1，根據(jù)下式計算原有待修復(fù)三維模型Q中每個頂點的最鄰近點標(biāo)號：
[0021] 步驟3. 2,根據(jù)下式計算原有待修復(fù)三維模型Q中最鄰頂點的平均距離daTC:
[0023] 步驟3. 3,計算修補后的三維模型P中每一個頂點的彩色紋理信息：
[0024] 對于三維模型P中任意一個頂點i，
[0025] 如果下式滿足：
[0028] 否則的話，計算原有待修復(fù)三維模型Q中和頂點P1距離最近的3個頂點Q^1、 Qk2和Qindf3，即：
[0029] !Lndil=indi
[0036] 然后按照下式用3個頂點Qw,,，<?^2和<?_3所對應(yīng)彩色紋理信息外插得到
[0037] PJt應(yīng)的紋理信息：
[0039] 其中，所述步驟4具體包括如下內(nèi)容：根據(jù)步驟1得到的修補后的三維模型P及其 各個頂點間的連接關(guān)系，結(jié)合步驟3中得到的各個頂點的所對應(yīng)彩色紋理信息，按照標(biāo)準(zhǔn) 的三維模型數(shù)據(jù)格式定義輸出得到標(biāo)準(zhǔn)的帶紋理的三維模型數(shù)據(jù)文件。
[0040] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的能夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方 法，通過步驟1，能夠?qū)θS模型數(shù)據(jù)進行空洞修補及細節(jié)增強，最終得到修補后的三維模 型P;通過步驟2自動分析修補后的三維模型頂點和修補前的三維模型頂點之間的近鄰關(guān) 系，通過步驟3,根據(jù)修補前的三維模型的紋理信息自動插補得到修補后和三維模型的紋理 信息，最終通過步驟4輸出得到標(biāo)準(zhǔn)的帶紋理的三維模型數(shù)據(jù)文件。因此，本發(fā)明提供的能 夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方法，能在原有待修復(fù)三維模型紋理數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ) 上，保持原有三維數(shù)字模型外觀的彩色紋理信息。
【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明提供的能夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0042] 參閱圖1，本發(fā)明提供的能夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補方法，包括以下四 個步驟。
[0043] 步驟1，三維模型數(shù)據(jù)空洞修補及細節(jié)增強；具體來說，又包括如下步驟：
[0044] 步驟1. 1，提取原有待修復(fù)三維模型Q中的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)Q1，然后用曲面