CN108734671B - 三维纹理修饰方法及其系统、自动贴图方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维纹理修饰系统及方法，该系统包括：纹理图片获取模块，用于获取原始纹理图片；纹理图片处理模块，对原始纹理图片进行编辑来获得编辑纹理图片；坐标变换矩阵获取模块，针对全部三角形获得各顶点的原始UV坐标和屏幕坐标，对所述屏幕坐标进行归一化处理获得屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系获取各坐标变换矩阵；及纹理替换模块，通过各坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为该像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始纹理图片的像素值和编辑纹理图片的像素值，判断该屏幕UV坐标处的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑纹理图片的像素值构成新的纹理图片。
Description
技术领域
本发明涉及纹理修饰方法及利用该纹理修饰方法的自动贴图方法，尤其涉及可以在三维模型截图的基础上直接修改纹理的纹理修饰方法及其系统，以及利用该纹理修饰方法的自动贴图方法及其系统。
背景技术
对于通过航拍数据自动建模生成的三维模型，由于精度、航拍角度以及后期对三维网格的修改等原因，纹理会出现扭曲、错乱、丢失等问题，这种情况下就需要对模型的纹理进行修正，而直观、简单的纹理修饰方式将会大大的提高工作效率。
纹理修饰大致分为两种情况，一种是局部的纹理修饰，也就是需要改变某一区块的纹理，另一种是对后期网格修饰导致的纹理缺失的区域添加纹理，比如添加面，删除补洞等操作。在此，对于局部的纹理修饰的情况，需要用3Dmax的专业软件对制定区域的网格纹理进行修改，包括UV重展，替换贴图等操作。另外，对于纹理缺失的情况，可以在网格修饰结束之后，使用自动建模工具依赖航拍图片重新贴图。但是，上述纹理修饰方法存在如下问题：需要另外的专业软件配合，平台转换麻烦；需要涉及UV操作、贴图操作等，操作步骤多且流程复杂；由于图片在UV图和三维模型中的显示效果不同，因此针对区块内不同的面可能需要处理多次。另外，对纹理缺失的区域添加纹理时，如果采用手动修图的方式，难以与原场景融合，容易看出差别；若采用全部重新贴图的方式，则需要消耗很多时间。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种纹理修饰系统及方法，在三维模型截图的基础上直接修改纹理，操作步骤少，流程简单。
本发明的另一目的在于，提供一种自动贴图系统及方法，全自动处理自动贴图功能，并且只处理没有纹理的三角形，对其他区块没有影响，处理速度快。
本发明的三维纹理修饰系统包括：纹理图片获取模块，对三维模型的目标区域的当前场景进行屏幕截图，获取原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；纹理图片处理模块，对所述原始纹理图片进行编辑来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；坐标变换矩阵获取模块，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及纹理替换模块，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
根据本发明的一实施例，在所述纹理替换模块，可以在保存编辑像素值之前对编辑像素值进行平滑。
根据本发明的一实施例，所述纹理图片处理模块可以通过图片编辑软件自动打开所述原始纹理图片进行编辑。
根据本发明的一实施例，所述编辑可以包括：对原始纹理图片中模糊区域及错误区域的修改，图片内容和颜色的渲染、修改。
本发明的三维纹理修饰方法包括如下步骤：纹理图片获取步骤，对三维模型的目标区域的当前场景进行屏幕截图，获取原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；纹理图片处理步骤，对所述原始纹理图片进行编辑来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；坐标变换矩阵获取步骤，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及纹理替换步骤，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
根据本发明的一实施例，在所述纹理替换步骤，可以在保存编辑像素值之前对编辑像素值进行平滑。
根据本发明的一实施例，所述纹理图片处理步骤可以是通过图片编辑软件自动打开所述原始纹理图片进行编辑。
根据本发明的一实施例，所述编辑可以包括：对原始纹理图片中模糊区域及错误区域的修改，图片内容和颜色的渲染、修改。
本发明的自动贴图系统包括：纹理图片获取模块，对三维模型的目标区域的当前场景新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；纹理图片处理模块，对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；坐标变换矩阵获取模块，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及纹理替换模块，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，用于构成目标纹理图片。
根据本发明的一实施例，在所述纹理图片处理模块中，可以在对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片之后，将当前场景下视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
本发明的自动贴图方法包括如下步骤：纹理图片获取步骤，对三维模型的目标区域的当前场景新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；纹理图片处理步骤，对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；坐标变换矩阵获取步骤，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及纹理替换步骤，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，用于构成目标纹理图片。
根据本发明的一实施例，在所述纹理图片处理步骤，可以在对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片之后，将当前场景下视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
本发明的自动贴图系统包括：纹理图片获取模块，从三维模型的目标区域查找所有纹理缺损的三角形，并将法线方向大致相同的相邻三角形分为一个岛屿，将所述岛屿整合到一个矩形平面上，按整合之后的矩形平面的大小新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；纹理图片处理模块，通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒，根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；坐标变换矩阵获取模块，将所述岛屿整合到一个矩形平面上时所述岛屿上的各三角形的UV坐标作为原始UV坐标，此时的三角形在屏幕上的坐标作为屏幕UV坐标，根据所述岛屿上的每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及纹理替换模块，对所述岛屿上的每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
根据本发明的一实施例，所述纹理图片处理模块可以根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取目标纹理图片之后，将视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
根据本发明的一实施例，在纹理图片处理模块中，可以通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒的方式是对所述平面点集进行旋转试探来找到。
根据本发明的一实施例，在坐标变换矩阵获取模块中，可以将所述岛屿整合到一个矩形平面上是通过对所述岛屿进行装箱计算来实现。
本发明的自动贴图方法包括如下步骤：纹理图片获取步骤，从三维模型的目标区域查找所有纹理缺损的三角形，并将法线方向大致相同的相邻三角形分为一个岛屿，将所述岛屿整合到一个矩形平面上，按整合之后的矩形平面的大小新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；纹理图片处理步骤，通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒，根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；坐标变换矩阵获取步骤，将所述岛屿整合到一个矩形平面上时所述岛屿上的各三角形的UV坐标作为原始UV坐标，此时的三角形在屏幕上的坐标作为屏幕UV坐标，根据所述岛屿上的每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及纹理替换步骤，对所述岛屿上的每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
根据本发明的一实施例，在所述纹理图片处理步骤，可以在根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取目标纹理图片之后，将视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
根据本发明的一实施例，在纹理图片处理步骤，可以通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒的方式是对所述平面点集进行旋转试探来找到。
根据本发明的一实施例，在坐标变换矩阵获取步骤，可以将所述岛屿整合到一个矩形平面上是通过对所述岛屿进行装箱计算来实现。
如上所述，根据本发明的三维纹理修饰系统及方法，在原始模型截图的基础上进行修改，所见即所得，无需考虑接边、多纹理图片、UV坐标等细节问题，因此操作步骤少，流程简单。
另外，根据本发明的自动贴图系统及方法，通过对没有纹理的三角形重新分配纹理坐标，解决了纹理直接修饰方法无法处理纹理坐标为0的三角形的问题，并且只处理没有纹理的三角形，对其他区块没有影响，处理速度快，并且，新纹理以原始模型的离屏渲染为依据，能够与周围的模型很好地融合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对具体实施方式部分中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的第一实施方式的三维纹理修饰系统的框图。
图2是表示本发明的第一实施方式的三维纹理修饰系统的工作过程的流程图。
图3是本发明的第二实施方式的自动贴图系统的框图。
图4是表示本发明的第二实施方式的自动贴图系统的工作过程的流程图。
图5是本发明的第三实施方式的自动贴图系统的框图。
图6是表示本发明的第三实施方式的自动贴图系统的工作过程的流程图。
具体实施方式
下面，参考附图更详细地说明本发明的实施例。本发明的实施例可以变形为各种方式，本发明的范围不应解释为限定于下面说明的实施例。
(第一实施方式)
下面，参照图1详细说明本发明的第一实施方式的三维纹理系统10的构成。图1是本发明的第一实施方式的三维纹理修饰系统10的框图。
如图1所示，本发明的三维纹理修饰系统10包括：纹理图片获取模块11、纹理图片处理模块12、坐标变换矩阵获取模块13及纹理替换模块14。所述纹理图片获取模块11对三维模型的目标区域的当前场景进行屏幕截图，获取原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值。另外，纹理图片处理模块12对所述原始纹理图片进行编辑来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值。在此，所述纹理图片处理模块可以通过图片编辑软件自动打开所述原始纹理图片进行编辑。其中，所述编辑可以包括：对原始纹理图片中模糊区域及错误区域的修改，图片内容和颜色的渲染、修改。另外，坐标变换矩阵获取模块13针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标。然后，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵。另外，纹理替换模块14对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。在所述纹理替换模块，优选在保存编辑像素值之前对编辑像素值进行平滑。
接着，参照图2详细说明所述三维纹理修饰系统10的工作过程。图2是表示所述三维纹理修饰系统10的工作过程的流程图。
如图2所示，首先，对三维模型的目标区域的当前场景进行屏幕截图，获取原始纹理图片。在此，设原始纹理图片的像素值为原始像素值(S110)。
接着，对所述原始纹理图片进行编辑来获得编辑纹理图片。在此，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值(S120)。所述纹理图片处理模块12可以通过图片编辑软件自动打开所述原始纹理图片进行编辑。其中，所述编辑可以包括：对原始纹理图片中模糊区域及错误区域的修改，图片内容和颜色的渲染、修改。
接着，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵(S130)。
在此，需要说明的是，每个三角形对应一个坐标变换矩阵，所述坐标变换矩阵可以根据三个顶点的相关数据得到。所述坐标变换矩阵表示两个三角形的映射关系，通过该坐标变换矩阵可以将一个三角形内的点映射到另一个三角形内。
最后，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片(S140)。优选，在保存编辑像素值之前对编辑像素值进行平滑。
根据本发明的第一实施方式的三维纹理修饰系统，在原始模型截图的基础上直接修改纹理，操作步骤少，流程简单。在本发明中，通过所见即所得的修改思路，直接以某一姿态下模型的渲染结果作为修改基础进行修改，对原始数据影响很小。
(第二实施方式)
下面，参照图3说明本发明的第二实施方式的自动贴图系统的构成。图3是本发明的第二实施方式的自动贴图系统20的框图。
如图3所示，本发明的自动贴图系统20包括：纹理图片获取模块21、纹理图片处理模块22、坐标变换矩阵获取模块23及纹理替换模块24。
所述纹理图片获取模块21对三维模型的目标区域的当前场景新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值。另外，纹理图片处理模块22对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值。其中，所述纹理图片处理模块22在对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片之后，将当前场景下视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。另外，坐标变换矩阵获取模块23针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵。此外，纹理替换模块24对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，用于构成目标纹理图片。
下面，参照图4细说明本发明的第二实施方式的自动贴图系统20的工作过程。图4是表示本发明的第二实施方式的自动贴图系统20的工作过程的流程图。
如图4所示，首先，对三维模型的目标区域的当前场景新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值(S210)。
接着，对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值(S220)。其中，可以在对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片之后，将当前场景下视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
然后，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵(S230)。
最后，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，用于构成目标纹理图片(S240)。
(第三实施方式)
下面，参照图5说明本发明的第三实施方式的自动贴图系统30的构成。图5是表示本发明的第三实施方式的自动贴图系统30的框图。
如图5所示，本发明的第三实施方式的自动贴图系统30包括：纹理图片获取模块31、纹理图片处理模块32、坐标变换矩阵获取模块33及纹理替换模块34。
所述纹理图片获取模块31从三维模型的目标区域查找所有纹理缺损的三角形，并将法线方向大致相同的相邻三角形分为一个岛屿，将所述岛屿整合到一个矩形平面上，按整合之后的矩形平面的大小新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值。
所述纹理图片处理模块32通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒，根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取编辑纹理图片，并且设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值。其中，所述纹理图片处理模块32可以根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取目标纹理图片之后，将视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。而且，在纹理图片处理模块32中，可以通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒的方式是对所述平面点集进行旋转试探来找到。
另外，坐标变换矩阵获取模块33将所述岛屿整合到一个矩形平面上时所述岛屿上的各三角形的UV坐标作为原始UV坐标，此时的三角形在屏幕上的坐标作为屏幕UV坐标，根据所述岛屿上的每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵。纹理替换模块34对所述岛屿上的每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。其中，可以将所述岛屿整合到一个矩形平面上是通过对所述岛屿进行装箱计算来实现。
下面，参照图6细说明本发明的第三实施方式的自动贴图系统30的工作过程。图6是表示本发明的第三实施方式的自动贴图系统30的工作过程的流程图。
首先，从三维模型的目标区域查找所有纹理缺损的三角形，并将法线方向大致相同的相邻三角形分为一个岛屿，将所述岛屿整合到一个矩形平面上，按整合之后的矩形平面的大小新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值(S310)。
接着，通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒，根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值(S320)。在此，可以在根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取目标纹理图片之后，将视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。而且，可以通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒的方式是对所述平面点集进行旋转试探来找到。
接着，将所述岛屿整合到一个矩形平面上时所述岛屿上的各三角形的UV坐标作为原始UV坐标，此时的三角形在屏幕上的坐标作为屏幕UV坐标，根据所述岛屿上的每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵(S330)。其中，可以将所述岛屿整合到一个矩形平面上是通过对所述岛屿进行装箱计算来实现。
最后，对所述岛屿上的每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片(S340)。
本发明的自动贴图方法，通过对三角形数据的分岛屿处理，重新分配纹理坐标，解决了纹理直接修饰方法无法处理纹理坐标为0的三角形的问题，并且只处理没有纹理的三角形，对其他区块没有影响，处理速度快。另外，整个贴图过程全自动化，无论模型如何修改，总是以原始模型的离屏渲染为依据生成新纹理，能够与周围的模型很好地融合。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (20)
1.一种三维纹理修饰系统，其特征在于，包括：
纹理图片获取模块，对三维模型的目标区域的当前场景进行屏幕截图，获取原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；
纹理图片处理模块，对所述原始纹理图片进行编辑来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；
坐标变换矩阵获取模块，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及
纹理替换模块，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
2.如权利要求1所述的三维纹理修饰系统，其特征在于，
在所述纹理替换模块，在保存编辑像素值之前对编辑像素值进行平滑。
3.如权利要求1所述的三维纹理修饰系统，其特征在于，
所述纹理图片处理模块通过图片编辑软件自动打开所述原始纹理图片进行编辑。
4.如权利要求1所述的三维纹理修饰系统，其特征在于，
所述编辑包括：对原始纹理图片中模糊区域及错误区域的修改，图片内容和颜色的渲染、修改。
5.一种三维纹理修饰方法，其特征在于，包括如下步骤：
纹理图片获取步骤，对三维模型的目标区域的当前场景进行屏幕截图，获取原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；
纹理图片处理步骤，对所述原始纹理图片进行编辑来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；
坐标变换矩阵获取步骤，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及
纹理替换步骤，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
6.如权利要求5所述的三维纹理修饰方法，其特征在于，
在所述纹理替换步骤，保存编辑像素值之前，对编辑像素值进行平滑。
7.如权利要求5所述的三维纹理修饰方法，其特征在于，
所述纹理图片处理步骤是通过图片编辑软件自动打开所述原始纹理图片进行编辑。
8.如权利要求5所述的三维纹理修饰方法，其特征在于，
所述编辑包括：对原始纹理图片中模糊区域及错误区域的修改，图片内容和颜色的渲染、修改。
9.一种自动贴图系统，其特征在于，包括：
纹理图片获取模块，对三维模型的目标区域的当前场景新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；
纹理图片处理模块，对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；
坐标变换矩阵获取模块，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及
纹理替换模块，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
10.如权利要求9所述的自动贴图系统，其特征在于，
在所述纹理图片处理模块中，在对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片之后，将当前场景下视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
11.一种自动贴图方法，其特征在于，包括如下步骤：
纹理图片获取步骤，对三维模型的目标区域的当前场景新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；
纹理图片处理步骤，对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；
坐标变换矩阵获取步骤，针对三维模型的目标区域的当前场景下可见的全部三角形，获得各顶点的原始UV坐标和各顶点的屏幕坐标，并根据所述当前场景下视图的大小，对所述各顶点的屏幕坐标进行归一化处理，获得与所述屏幕坐标对应的屏幕UV坐标，根据每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及
纹理替换步骤，对每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，用于构成目标纹理图片。
12.如权利要求11所述的自动贴图方法，其特征在于，
在所述纹理图片处理步骤，
在对当前场景下的所述三维模型进行离屏渲染来获得编辑纹理图片之后，将当前场景下视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
13.一种自动贴图系统，其特征在于，包括：
纹理图片获取模块，从三维模型的目标区域查找所有纹理缺损的三角形，并将法线方向大致相同的相邻三角形分为一个岛屿，将所述岛屿整合到一个矩形平面上，按整合之后的矩形平面的大小新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；
纹理图片处理模块，通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒，根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；
坐标变换矩阵获取模块，将所述岛屿整合到一个矩形平面上时所述岛屿上的各三角形的UV坐标作为原始UV坐标，此时的三角形在屏幕上的坐标作为屏幕UV坐标，根据所述岛屿上的每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及
纹理替换模块，对所述岛屿上的每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
14.如权利要求13所述的自动贴图系统，其特征在于，
所述纹理图片处理模块根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取目标纹理图片之后，将视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
15.如权利要求13或14所述的自动贴图系统，其特征在于，
在纹理图片处理模块中，通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒的方式是对所述平面点集进行旋转试探来找到。
16.如权利要求13或14所述的自动贴图系统，其特征在于，
在坐标变换矩阵获取模块中，将所述岛屿整合到一个矩形平面上是通过对所述岛屿进行装箱计算来实现。
17.一种自动贴图方法，其特征在于，包括如下步骤：
纹理图片获取步骤，从三维模型的目标区域查找所有纹理缺损的三角形，并将法线方向大致相同的相邻三角形分为一个岛屿，将所述岛屿整合到一个矩形平面上，按整合之后的矩形平面的大小新建一个空白贴图作为原始纹理图片，设原始纹理图片的像素值为原始像素值；
纹理图片处理步骤，通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒，根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取编辑纹理图片，设编辑纹理图片的像素值为编辑像素值；
坐标变换矩阵获取步骤，将所述岛屿整合到一个矩形平面上时所述岛屿上的各三角形的UV坐标作为原始UV坐标，此时的三角形在屏幕上的坐标作为屏幕UV坐标，根据所述岛屿上的每个三角形的顶点的所述原始UV坐标与所述屏幕UV坐标之间的关系，得到每个三角形的坐标变换矩阵；及
纹理替换步骤，对所述岛屿上的每个三角形，通过所述每个三角形的坐标变换矩阵，将每个三角形的所有像素的原始UV坐标转换为相应像素的屏幕UV坐标，根据每个像素的屏幕UV坐标，比较同一屏幕UV坐标的原始像素值和编辑像素值，判断该屏幕UV坐标的纹理是否被修改，如果被修改，则保存编辑像素值，构成目标纹理图片。
18.如权利要求17所述的自动贴图方法，其特征在于，
在所述纹理图片处理步骤，
在根据该外包围盒计算出视图相机的位置和方位，对该位置和方位下的三维模型进行离屏渲染，获取编辑纹理图片之后，将视图相机的朝向反转成反向之后再次进行离屏渲染来获得辅助纹理图片，对比所述编辑纹理图片和所述辅助纹理图片，将所述编辑纹理图片缺失而所述辅助纹理图片拥有的区域以所述辅助纹理图片的相关像素替换来更新所述编辑纹理图片。
19.如权利要求17或18所述的自动贴图方法，其特征在于，
在纹理图片处理步骤，通过旋转矩阵将所述岛屿中的所有三角形的顶点转换到平面得到顶点的平面点集，找到该平面点集的最小的外包围盒的方式是对所述平面点集进行旋转试探来找到。
20.如权利要求17或18所述的自动贴图方法，其特征在于，
在坐标变换矩阵获取步骤，将所述岛屿整合到一个矩形平面上是通过对所述岛屿进行装箱计算来实现。
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