CN102819855B - 二维图像的生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维图像的生成方法及装置，该方法包括：根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像。生成映射图时根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中直接取纹理图的坐标，利用光照模型处理对应纹理点的明暗度，并设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度。本发明可以很好的保持二维映射图像的几何形状和纹理图的对应关系，通过更换不同的纹理图，就能很方便的渲染出不同的最终图片，极大地提高了灵活性，且只传送纹理图与现有技术传送整个人物动画序列相比更节省了网络带宽。

Description

二维图像的生成方法及装置

技术领域

本发明涉及图形图像处理技术领域，尤其涉及三维模型投影为二维图像的生成方法及装置。

背景技术

传统的图像投射过程就是根据三维模型，利用照相机模型把图像投影到光栅化的显示设备上或者指定大小的图像上。目前主要利用建模工具建立三维模型，根据模型渲染出一系列图像来合成一个人物动画。三维模型和纹理图本来有一定的映射对应关系，但在三维模型投影到二维图像的过程中，直接就把纹理图的信息写入到图像中了，这样二维图像就失去了和纹理图的映射关系。和三维模型相比，不能把几何形状和对应的纹理分开，不灵活。这样同一个人物形状不同皮肤的人物就要生成和传送不同的图像序列，网络资源占用严重。

发明内容

本发明实施例提供一种二维图像的生成方法，用以保持二维映射图像的几何形状和纹理图的对应关系，提高灵活性，并节省网络带宽，该方法包括：

根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；

输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像；

所述根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，包括：

根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中直接取纹理图的坐标，利用光照模型处理对应纹理点的明暗度，并设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度；

所述设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度，包括：

进行第一步投影：投影出第一映射图；输入纹理图对第一映射图进行渲染，得到第一图像；将第一图像压缩为第二图像；

进行第二步投影：投影出第二映射图；输入纹理图对第二映射图进行渲染，得到第三图像；其中，第一映射图的大小大于第二映射图，第二图像的大小等于第三图像；

根据第二图像与第三图像的对应关系，修改第二映射图的透明度；将修改后的第二映射图的透明度作为最终生成的映射图的透明度。

本发明实施例还提供一种二维图像的生成装置，用以保持二维映射图像的几何形状和纹理图的对应关系，提高灵活性，并节省网络带宽，该装置包括：

映射模块，用于根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；

生成模块，用于输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像；

所述映射模块具体用于：

根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中直接取纹理图的坐标，利用光照模型处理对应纹理点的明暗度，并设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度；

所述设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度，包括：

进行第一步投影：投影出第一映射图；输入纹理图对第一映射图进行渲染，得到第一图像；将第一图像压缩为第二图像；

进行第二步投影：投影出第二映射图；输入纹理图对第二映射图进行渲染，得到第三图像；其中，第一映射图的大小大于第二映射图，第二图像的大小等于第三图像；

根据第二图像与第三图像的对应关系，修改第二映射图的透明度；将修改后的第二映射图的透明度作为最终生成的映射图的透明度。

本发明实施例中，根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像；能够很好的保持二维映射图像的几何形状和纹理图的对应关系，通过更换不同的纹理图，就能很方便的渲染出不同的最终图片，极大地提高了灵活性，且只传送纹理图与现有技术传送整个人物动画序列相比，也极大地节省了网络带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中二维图像的生成方法的流程图；

图2为本发明实施例中生成映射图的一种具体实施例的示意图；

图3为本发明实施例中映射图的每一个像素点的四个字节的具体组成格式示意图；

图4为本发明实施例中学习过程的一个具体实例的示意图；

图5为本发明实施例中学习过程的一个具体实例的流程图；

图6为本发明实施例中二维图像的生成方法实施效果示意图；

图7为本发明实施例中二维图像的生成装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了使二维图像的几何形状也具有和纹理图的对应关系，本发明实施例提供一种二维图像的生成方法，其处理流程如图1所示，可以包括：

步骤101、根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；

步骤102、输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像。

由图1所示流程可以得知，本发明实施例中，根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像；能够很好的保持二维映射图像的几何形状和纹理图的对应关系，通过更换不同的纹理图，就能很方便的渲染出不同的最终图片，极大地提高了灵活性，且只传送纹理图与现有技术传送整个人物动画序列相比，也极大地节省了网络带宽。利用本发明实施例加工出来的图像，不需要三维引擎的支持，把三维的信息保存在二维图像中，从而通过映射图保存的数据和对应的纹理图，可以生成具有较强真实感和立体感的二维图像。

具体实施时，可先利用3DMAX进行三维建模，从3DMAX导出对应三维模型的数据文件，文件例如可以是ASE格式，举一例具体格式可以如下：

具体实施时，上述根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，可以包括：根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中不直接取纹理的衍射值而是直接取纹理图的坐标，利用光照模型处理对应纹理点的明暗度，并设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度。例如可以对上述三维模型的ASE格式的数据文件进行上述投影操作。实施时可借助Visual C++开发平台和OpenGL图形图像包，实现针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中对每一个像素点利用Cook_Torrance光照模型进行处理，把光照处理过后的像素值和原始的颜色值的比值保存起来，投影到原始图像是一张完全透明的图像画布上。

实施时，在投影过程中，还可以先进行摄像机标定、光源标定及参数配置，从而通过配置摄像机和光源的配置参数，可以自动生成不同角度和光照的二维图像，这样生成的图像具有较强的灵活性，而且节省了大量的渲染手工劳动。

图2为生成映射图的一种具体实施例的示意图。图2中，依次进行摄像机标定、光源标定及参数配置，再利用针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，确定二维图像的几何形状与纹理图的对应关系，并利用光照模型(以Cook_Torrance光照模型为例)处理对应纹理点的明暗度，计算出对应的光照效果；再判断是否遍历三维模型的所有顶点，若否，则再进行前述投影处理，若是，则生成映射图。

具体实施时，如图3所示，映射图的每一个像素点的四个字节的具体组成格式可以如下：

第一个字节代表纹理图的横坐标(x坐标)，第二字节代表纹理图的纵坐标(y坐标)，第三个字节的前四位代表对应纹理点的透明度，第三个字节的后四位代表对应纹理点的明暗度。

具体实施时，前述设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度，可以获得较好的图像效果，其具体处理可以包括：

进行第一步投影：投影出第一映射图；输入纹理图对第一映射图进行渲染，得到第一图像；将第一图像压缩为第二图像；

进行第二步投影：投影出第二映射图；输入纹理图对第二映射图进行渲染，得到第三图像；其中，第一映射图的大小大于第二映射图，第二图像的大小等于第三图像；

根据第二图像与第三图像的对应关系，修改第二映射图的透明度；将修改后的第二映射图的透明度作为最终生成的映射图的透明度。其中，根据第二图像与第三图像的对应关系，修改第二映射图的透明度，是通过对先验知识的学习来调整透明度。

实施时，将第一图像压缩为第二图像的方式有多种，例如可以采用三次插值图像缩放算法将第一图像压缩为第二图像，当然还可以采用其它的图像缩放算法进行压缩。

实施时，第一映射图的宽高可以是第二映射图的宽高的整数倍，以方便进行压缩处理。例如，第一映射图的宽高均为第二映射图的宽高的2倍。下面以2倍为例说明两步投影的学习过程，图4为此学习过程的示意图，图5为此学习过程的流程图：

设定目标图像的宽高分别为W和H，第一步投影出宽高分别为2W和2H映射图P1；

将映射图P1结合纹理图渲染出图像P2；

将图像P2采用三次插值图像缩放算法压缩为宽高分别为W和H的图像P3；

第二步投影出宽高分别为W和H映射图P4，并结合纹理图渲染出图像P5；

根据图像P3和P5的对应关系，修改映射图P4的透明度；

这样经过两步投影，映射图P4修改后的透明度就是最终映射图P4’的透明度。

本发明实施例可根据映射图中每一个像素点存放的意义，即二维图像的几何形状与纹理图的对应关系，利用纹理图对其进行渲染，可以生成各种不同皮肤的人物动画序列。图6为本发明实施例的二维图像的生成方法实施效果示意图，其中第一行是生成的映射图，第二行是输入的不同的纹理，第三行是渲染出来的不同人物动画序列图。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种二维图像的生成装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与二维图像的生成方法相似，因此该装置的实施可以参见二维图像的生成方法的实施，重复之处不再赘述。

如图7所示，本发明实施例中二维图像的生成装置可以包括：

映射模块701，用于根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；

生成模块702，用于输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像。

一个实施例中，映射模块701具体可以用于：

根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中直接取纹理图的坐标，利用光照模型处理对应纹理点的明暗度，并设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度；

所述设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度，包括：

进行第一步投影：投影出第一映射图；输入纹理图对第一映射图进行渲染，得到第一图像；将第一图像压缩为第二图像；

进行第二步投影：投影出第二映射图；输入纹理图对第二映射图进行渲染，得到第三图像；其中，第一映射图的大小大于第二映射图，第二图像的大小等于第三图像；

根据第二图像与第三图像的对应关系，修改第二映射图的透明度；将修改后的第二映射图的透明度作为最终生成的映射图的透明度。

一个实施例中，映射模块701还可以用于：

在投影过程中，先进行摄像机标定、光源标定及参数配置。

一个实施例中，映射图的每一个像素点的四个字节的具体组成格式可以如下：

第一个字节代表纹理图的横坐标，第二字节代表纹理图的纵坐标，第三个字节的前四位代表对应纹理点的透明度，第三个字节的后四位代表对应纹理点的明暗度。

一个实施例中，映射模块701具体可以用于：采用三次插值图像缩放算法将第一图像压缩为第二图像。

一个实施例中，第一映射图的宽高均为第二映射图的宽高的2倍。

综上，本发明实施例中，根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像；能够很好的保持二维映射图像的几何形状和纹理图的对应关系，通过更换不同的纹理图，就能很方便的渲染出不同的最终图片。例如，在人物动画的生成过程中，采用本发明实施例方法生成映射图序列，来表示一个人的动画序列，这样通过更换纹理可以很方便的生成不同的人物动画序列，极大地丰富了动画的种类，提高了灵活性。

利用本发明实施例生成的图像在不需要三维引擎的支持，能渲染出真实感和立体感较强的二维图像；而且可以支持在特定的几何人物形状下，任意的更换皮肤和衣服，从而生成不同的人物图像，利用本发明实施例生成的动画序列之间过渡自然，无闪烁和和坏点。在通过网络在线渲染的情况下，通过在线传送一张很小的纹理图就能很方便的生成另外一种皮肤动画，与现有技术需直接传送一个新的人物动画序列相比，极大地节省了网络带宽。

本发明实施例可在人物动画中进行广泛应用，可取得良好的效果。根据三维模型，通过配置摄像机和光源的配置参数，可以自动生成不同角度和光照的二维图像，这样生成图像具有较强的灵活性，而且节省的大量的渲染手工的手工劳动。本发明实施例还可应用于在线网页游戏，如果需要丰富人物，只需要传送较小的纹理图，就可以重新生成一个新的人物动画素材，这样极大地减少了需要网络传送的数据资源，可以预留出更多的带宽给游戏的控制指令的传送，使网络游戏反映更加快捷。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二维图像的生成方法，其特征在于，该方法包括：

根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；

输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像；

所述根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，包括：

根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中直接取纹理图的坐标，利用光照模型处理对应纹理点的明暗度，并设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度；

所述设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度，包括：

进行第一步投影：投影出第一映射图；输入纹理图对第一映射图进行渲染，得到第一图像；将第一图像压缩为第二图像；

进行第二步投影：投影出第二映射图；输入纹理图对第二映射图进行渲染，得到第三图像；其中，第一映射图的大小大于第二映射图，第二图像的大小等于第三图像；

根据第二图像与第三图像的对应关系，修改第二映射图的透明度；将修改后的第二映射图的透明度作为最终生成的映射图的透明度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，还包括：

在投影过程中，先进行摄像机标定、光源标定及参数配置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射图的每一个像素点的四个字节的具体组成格式如下：

第一个字节代表纹理图的横坐标，第二字节代表纹理图的纵坐标，第三个字节的前四位代表对应纹理点的透明度，第三个字节的后四位代表对应纹理点的明暗度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第一图像压缩为第二图像，包括：采用三次插值图像缩放算法将第一图像压缩为第二图像。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一映射图的宽高均为第二映射图的宽高的2倍。

6.一种二维图像的生成装置，其特征在于，该装置包括：

映射模块，用于根据三维模型的几何形状和对应的纹理图生成映射图，所述映射图存储所述三维模型所投影的二维图像的几何形状与纹理图的对应关系；

生成模块，用于输入纹理图对所述映射图进行渲染，生成所需的二维图像；

所述映射模块具体用于：

根据针孔成像的照相机模型对三维模型进行投影，在投影过程中直接取纹理图的坐标，利用光照模型处理对应纹理点的明暗度，并设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度；

所述设计两步投影的学习策略处理对应纹理点的透明度，包括：

进行第一步投影：投影出第一映射图；输入纹理图对第一映射图进行渲染，得到第一图像；将第一图像压缩为第二图像；

进行第二步投影：投影出第二映射图；输入纹理图对第二映射图进行渲染，得到第三图像；其中，第一映射图的大小大于第二映射图，第二图像的大小等于第三图像；

根据第二图像与第三图像的对应关系，修改第二映射图的透明度；将修改后的第二映射图的透明度作为最终生成的映射图的透明度。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述映射模块还用于：

在投影过程中，先进行摄像机标定、光源标定及参数配置。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述映射图的每一个像素点的四个字节的具体组成格式如下：

第一个字节代表纹理图的横坐标，第二字节代表纹理图的纵坐标，第三个字节的前四位代表对应纹理点的透明度，第三个字节的后四位代表对应纹理点的明暗度。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述映射模块具体用于：采用三次插值图像缩放算法将第一图像压缩为第二图像。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，第一映射图的宽高均为第二映射图的宽高的2倍。