能夠保持紋理信息數(shù)據(jù)的三維模型修補(bǔ)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(bǔ)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的三維數(shù)字模型修補(bǔ)算法關(guān)注于對(duì)模型空洞、表面細(xì)節(jié)三維幾何結(jié)構(gòu)的修補(bǔ) 和細(xì)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(qǐng)日為： 2009-11-3,申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910237657. 9)的在先中國(guó)專利，將修改方法分為4個(gè)階段：第1 階段，檢測(cè)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(guò)使用改進(jìn)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(xì)節(jié)。該在先專利可以修復(fù)具有明顯全局結(jié)構(gòu)細(xì)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(xì)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(bǔ)方法"（申 請(qǐng)日為：2011-9-30 ;申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N201110301143. 2)的在先中國(guó)專利，該專利的技術(shù)方案包 括：讀入、存儲(chǔ)與處理三維模型與紋理地圖的信息；基于紋理信息檢測(cè)與初始化三維模型 表面已有的紋理結(jié)構(gòu)線；在無(wú)先驗(yàn)知識(shí)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(yàn)知識(shí)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(shí)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(bǔ)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(shí)缺 失的情況。
[0005] 綜上所述，為特定的三維幾何結(jié)構(gòu)修補(bǔ)所設(shè)計(jì)算法并不適用于表面紋理信息，因 此現(xiàn)有的算法對(duì)三維數(shù)字模型進(jìn)行修補(bǔ)后無(wú)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(bǔ)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(bǔ)方法。
[0007] 為實(shí)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(bǔ)方法， 包括以下幾個(gè)步驟：
[0008]步驟1，三維模型數(shù)據(jù)空洞修補(bǔ)及細(xì)節(jié)增強(qiáng)；
[0009] 步驟2,三維模型頂點(diǎn)近鄰關(guān)系計(jì)算；
[0010] 步驟3,紋理數(shù)據(jù)重采樣計(jì)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(wú)空洞的網(wǎng)格化三維模型，從而實(shí)現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)空洞修補(bǔ)工作；
[0014] 步驟1. 2,用三維數(shù)據(jù)雕刻軟件對(duì)三維模型的細(xì)節(jié)進(jìn)行雕刻從而實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)增強(qiáng)，最 終得到修補(bǔ)后的三維模型P。
[0015] 其中，所述步驟2具體包括如下步驟，對(duì)于步驟一中得到的修補(bǔ)及細(xì)節(jié)增強(qiáng)后的 三維模型P中的每一個(gè)頂點(diǎn)Pi= [Xiy;Zi]'根據(jù)下式計(jì)算原有待修復(fù)三維模型Q中與其 距離最近的頂點(diǎn)標(biāo)號(hào)：
[0017] 其中M和N分別為三維模型P和Q中的頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，IIP1-Qj|2為兩點(diǎn)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(jì)算原有待修復(fù)三維模型Q中每個(gè)頂點(diǎn)的最鄰近點(diǎn)標(biāo)號(hào)：
[0021] 步驟3. 2,根據(jù)下式計(jì)算原有待修復(fù)三維模型Q中最鄰頂點(diǎn)的平均距離daTC:
[0023] 步驟3. 3,計(jì)算修補(bǔ)后的三維模型P中每一個(gè)頂點(diǎn)的彩色紋理信息：
[0024] 對(duì)于三維模型P中任意一個(gè)頂點(diǎn)i，
[0025] 如果下式滿足：
[0028] 否則的話，計(jì)算原有待修復(fù)三維模型Q中和頂點(diǎn)P1距離最近的3個(gè)頂點(diǎn)Q^1、 Qk2和Qindf3，即：
[0029] !Lndil=indi
[0036] 然后按照下式用3個(gè)頂點(diǎn)Qw,,，<?^2和<?_3所對(duì)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(bǔ)后的三維模型P及其 各個(gè)頂點(diǎn)間的連接關(guān)系，結(jié)合步驟3中得到的各個(gè)頂點(diǎn)的所對(duì)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(bǔ)方 法，通過(guò)步驟1，能夠?qū)θS模型數(shù)據(jù)進(jìn)行空洞修補(bǔ)及細(xì)節(jié)增強(qiáng)，最終得到修補(bǔ)后的三維模 型P;通過(guò)步驟2自動(dòng)分析修補(bǔ)后的三維模型頂點(diǎn)和修補(bǔ)前的三維模型頂點(diǎn)之間的近鄰關(guān) 系，通過(guò)步驟3,根據(jù)修補(bǔ)前的三維模型的紋理信息自動(dòng)插補(bǔ)得到修補(bǔ)后和三維模型的紋理 信息，最終通過(guò)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(bǔ)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(shuō)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(bǔ)方法的流程圖。
【具體實(shí)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(bǔ)方法，包括以下四 個(gè)步驟。
[0043] 步驟1，三維模型數(shù)據(jù)空洞修補(bǔ)及細(xì)節(jié)增強(qiáng)；具體來(lái)說(shuō)，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