CN112634431A - 一种三维纹理贴图转化成三维点云的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种三维纹理贴图转化成三维点云的方法及装置。包括:导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定纹理数据;从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据构建正交像素化三维点云;根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。本发明通过重建正视三维纹理以及二值化处理,将纹理贴图转换成三维空间的同时又能以黑白灰度方式表现纹理的点云数据,能够对三维贴图直接进行内雕加工,能够直接对水晶三维内雕图像附加纹理特性,满足用户需求,节省了用户成本的同时,极大提升了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及计算机视觉技术领域,尤其涉及一种三维纹理贴图转化成三维 点云的方法及装置。
背景技术
在水晶三维内雕应用中,有一种需求是内雕图像效果需要具备纹理特性, 这种特性生动的表现了一个三维物体的第二特性(纹理),内雕效果不再是单 调的3D结构形状。
现有的3D模型带纹理特性的数据都是3D结构数据+平面纹理图片绑定而 成,但是这种贴图数据无法直接进行内雕加工,且内雕的数据都有三维点云组 成的由疏密来体现灰度的图形,无法在将纹理贴图转换成三维空间时以黑白灰 度方式表现纹理的点云数据,所以亟需对现有技术进行改进。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现 有技术。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了一种三维纹理贴图转化成三维点云的方法及装置, 旨在解决现有技术无法通过算法将纹理贴图转换成三维空间时以黑白灰度方式 表现纹理的点云数据的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的:
一方面,本发明提供了一种三维纹理贴图转化成三维点云的方法,所述三 维纹理贴图转化成三维点云的方法包括以下步骤:
S1,导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL文件进行解 析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定纹理数据;
S2,从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数 据构建正交像素化三维点云;
S3,根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三维 点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
在以上技术方案的基础上,优选的,步骤S1,导入obj文件,获取纹理数 据,从该obj文件中提取MTL文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑 定后的纹理数据作为绑定纹理数据,还包括以下步骤,导入obj文件,获取纹理 数据,从obj文件中提取2D纹理的纹理坐标,获取纹理坐标计算公式,根据该 纹理坐标计算公式,通过2D纹理的纹理坐标计算出对应的三维空间三角面的纹 理坐标,将该三维空间三角面纹理坐标与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹 理数据作为绑定纹理数据。
在以上技术方案的基础上,优选的,还包括以下步骤,所述纹理坐标计算 公式为:
其中,P(x,y)代表三维空间三角面中任意一点的坐标,UP(x,y)以及VP(x,y)代表 该点坐标对应的纹理坐标,Au、Bu以及Cu代表,Av、Bv以及Cv代表三维空间三 角面中任意一点的坐标对应的函数。
在以上技术方案的基础上,优选的,步骤S3中,从obj文件中提取三维结 构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据构建正交像素化三维点云之前, 还包括以下步骤,根据该纹理数据构建纹理坐标绑定方程,并根据该纹理坐标 绑定方程构建点面父子关系。
在以上技术方案的基础上,优选的,步骤S3中,从obj文件中提取三维结 构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据构建正交像素化三维点云,还 包括以下步骤,从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定 纹理数据中的纹理坐标,查找该纹理坐标在2D纹理图片上对应的像素值,根据 该像素值构建正交像素化三维点云。
在以上技术方案的基础上,优选的,还包括以下步骤,步骤S4中,根据纹 理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像 素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据,还包括以下步骤,根据纹理坐标 绑定方程以及点面父子关系重构正射2D纹理,对该2D纹理进行灰度化,获取 灰度2D纹理,通过图像二值化对灰度2D纹理进行处理,获取二值灰度2D纹 理,据该二值灰度2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D 像素点保存为雕刻用三维数据。
在以上技术方案的基础上,优选的,据该二值灰度2D纹理以及正交像素化 三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据,还包括以下 步骤,获取水晶数据,所述水晶数据包括:水晶位置信息以及大小信息,根据 该水晶数据对二值灰度2D纹理的大小和位置进行调整,将调整后的二值灰度 2D纹理与正交像素化三维点云进行绑定构建出3D像素点,并将该3D像素点保 存为雕刻用三维数据。
更进一步优选的,所述三维纹理贴图转化成三维点云的装置包括:
记录模块,用于导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL 文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据;
点云构建模块,用于从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云 构建正交像素化三维点云;
转化模块,用于根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交 像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
第二方面,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法还包括一种存储设备, 所述存储设备包括:存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理 器上运行的三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序,所述三维纹理贴图转化 成三维点云的方法程序配置为实现如上文所述的三维纹理贴图转化成三维点云 的方法的步骤。
第三方面,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法还包括一种介质,所 述介质为计算机介质,所述计算机介质上存储有三维纹理贴图转化成三维点云 的方法程序,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时实 现如上文所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法的步骤。
本发明的一种三维纹理贴图转化成三维点云的方法相对于现有技术具有以 下有益效果:
(1)通过重建正视三维纹理以及二值化处理,能够将纹理贴图转换成三维空 间的同时又能以黑白灰度方式来表现纹理的点云数据,不仅能够适用于单个纹 理文件的贴图,还可以适应多个纹理文件的题图,提高了系统的适应能力,提 升用户体验。
(2)通过纹理坐标算法,能够精确找出每个三维空间点所对应的纹理坐标, 提高了后续查找像素值的精确度,提升了这个系统的转换效率。
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 出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备的结构示意图;
图2为本发明三维纹理贴图转化成三维点云的方法第一实施例的流程示意 图;
图3为本发明三维纹理贴图转化成三维点云的方法第一实施例的功能模块 示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、 完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是 全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出 创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,该存储设备可以包括:处理器1001,例如中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU),通信总线1002、用户接口1003,网络接口1004,存 储器1005。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选用户 接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以 包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity,WI-FI)接口)。 存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)存 储器,也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如 磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解,图1中示出的结构并不构成对设备的限定,在 实际应用中设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者 不同的部件布置。
如图1所示,作为一种介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信 模块、用户接口模块以及三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序。
在图1所示的设备中,网络接口1004主要用于建立设备与存储三维纹理贴 图转化成三维点云的方法系统中所需的所有数据的服务器的通信连接;用户接 口1003主要用于与用户进行数据交互;本发明三维纹理贴图转化成三维点云的 方法设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在三维纹理贴图转化成三维点 云的方法设备中,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法设备通过处理器 1001调用存储器1005中存储的三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序,并执 行本发明实施提供的三维纹理贴图转化成三维点云的方法。
结合图2,图2为本发明三维纹理贴图转化成三维点云的方法第一实施例的 流程示意图。
本实施例中,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法包括以下步骤:
S10:导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL文件进行解 析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据。
应当理解的是,本实施例中首先会导入obj文件,获取纹理数据,从obj文 件中提取2D纹理的纹理坐标,获取纹理坐标计算公式,根据该纹理坐标计算公 式,通过2D纹理的纹理坐标计算出对应的三维空间三角面的纹理坐标,将该三 维空间三角面纹理坐标与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定 纹理数据。
应当理解的是,通用的数据交换构成包含以下3种文件:1.obj文件,此文 件描述了3D数据的三维形状、三维数据面的法线、纹理坐标等;2.MTL文件, 此文件用于定义obj文件中的组件所绑定的纹理文件的路径等材质信息;3.Jpg 文件(BMP等等),此文件保存了obj所绑定的纹理数据图片,通常情况是一 个文件,但也存在使用多个文件来保存。本实施例中,是从obj文件提取纹理坐 标,然后通过Jpg文件提取obj所绑定的纹理数据图片。
应当理解的是,obj文件定义了三维空间三角形(P1,P2,P3)所对应的2D纹理的 纹理坐标,此三角面内部任意一点P(x,y)的纹理坐标可以由以下关系式找到。
假设:
P1(x1,y1)对应的纹理坐标为(u1,v1);
P2(x2,y2)对应的纹理坐标为(u2,v2);
P3(x3,y3)对应的纹理坐标为(u3,v3);
则三角面上任意一点的纹理坐标为:
其中,P(x,y)代表三维空间三角面中任意一点的坐标,UP(x,y)以及VP(x,y)代表 该点坐标对应的纹理坐标,Au、Bu以及Cu代表,Av、Bv以及Cv代表三维空间三 角面中任意一点的坐标对应的函数,且Z坐标是后期由相应三维结构来赋值的。
则有:
其中,Y方向的参数只需要将(u1,u2,u3)更换成(v1,v2,v3)即可。
应当理解的是,通过上面的纹理坐标关系,即可以确定每个点三维空间点 所对应的纹理坐标,然后再通过纹理坐标在2D纹理图片上找到对应的像素值。 这样就可以重构正面视图,为下一步图像二值化做准备。
应当理解的是,本实施例还会根据纹理数据构建纹理坐标绑定方程,并根 据该纹理坐标绑定方程构建点面父子关系。
S20:从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云构建正交像素 化三维点云。
应当理解的是,本实施例系统还会从obj文件中提取三维结构点云,根据该 三维结构点云以及绑定纹理数据中的纹理坐标,查找该纹理坐标在2D纹理图片 上对应的像素值,根据该像素值构建正交像素化三维点云。
应当理解的是,具体操作如下:纹理映射核心函数,(P1,P2,P3)组成一个平面, 平面上的点和纹理存在一一对应关系,由于三角形面上取点,纹理的(u,v)坐标 实际上只和X,Y有关(或者X,Z,或者Y,Z),所以系统会根据该三维结 构点云以及绑定纹理数据中的纹理坐标,查找该纹理坐标在2D纹理图片上对应 的像素值,根据该像素值构建正交像素化三维点云,其中且Z坐标是后期由相 应三维结构来赋值的,相应三维结构由系统进行抓取。
S30:根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三 维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
应当理解的是,之后系统会根据纹理坐标绑定方程以及点面父子关系重构 正射2D纹理,对该2D纹理进行灰度化,获取灰度2D纹理,通过图像二值化 对灰度2D纹理进行处理,获取二值灰度2D纹理,据该二值灰度2D纹理以及 正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
应当理解的是,据该二值灰度2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像 素点具体操作步骤如下:系统会获取当前水晶数据,所述水晶数据包括:水晶 位置信息以及大小信息,然后根据这个水晶数据对二值灰度2D纹理进行位置和 大小调整,之后与正交像素化三维点云绑定,然后清除纹理点云以及背景点云, 并利用网格填充网面,得到一层正交的白板云点,并对该白板云点进行存储, 之后会剔除z向重合的背景点云,并对最后得到的三维点云进行像素化,最后 就生成了正视纹理图片以及深度图片。
应当理解的是,系统之后会对正视纹理图进行预处理,预处理包括:蒙板 增强以及3D纹理点云生成,对白板正交点云进行有效点云定义,以及添加第二, 三层点云。最后系统将得到的3D像素点云保存为雕刻用三维数据
需要说明的是,以上仅为举例说明,并不对本申请的技术方案构成任何限 定。
通过上述描述不难发现,本实施例通过导入obj文件,获取纹理数据,从该 obj文件中提取MTL文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹 理数据作为绑定纹理数据;从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点 云以及绑定纹理数据构建正交像素化三维点云;根据纹理坐标重构正射2D纹 理,根据该2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点 保存为雕刻用三维数据。本实施例通过纹理贴图转换成三维空间的同时又能以 黑白灰度方式表现纹理的点云数据,能够对三维贴图直接进行内雕加工,能够 直接对水晶三维内雕图像附加纹理特性,满足用户需求,节省了用户成本的同时,极大提升了用户体验。
此外,本发明实施例还提出一种三维纹理贴图转化成三维点云的装置。如 图3所示,该三维纹理贴图转化成三维点云的装置包括:记录模块10、点云构 建模块20、转化模块30。
记录模块10,用于导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL 文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据;
点云构建模块20,用于从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构 点云构建正交像素化三维点云;
转化模块30,用于根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正 交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
此外,需要说明的是,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,并不对 本发明的保护范围构成限定,在实际应用中,本领域的技术人员可以根据实际 的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的,此处不做限 制。
另外,未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本发明任意实施例所 提供的三维纹理贴图转化成三维点云的方法,此处不再赘述。
此外,本发明实施例还提出一种介质,所述介质为计算机介质,所述计算 机介质上存储有三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序,所述三维纹理贴图 转化成三维点云的方法程序被处理器执行时实现如下操作:
S1,导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL文件进行解 析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定纹理数据;
S2,从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数 据构建正交像素化三维点云;
S3,根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三维 点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
进一步地,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时 还实现如下操作:
导入obj文件,获取纹理数据,从obj文件中提取2D纹理的纹理坐标,获 取纹理坐标计算公式,根据该纹理坐标计算公式,通过2D纹理的纹理坐标计算 出对应的三维空间三角面的纹理坐标,将该三维空间三角面纹理坐标与纹理数 据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定纹理数据。
进一步地,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时 还实现如下操作:
所述纹理坐标计算公式为:
其中,P(x,y)代表三维空间三角面中任意一点的坐标,UP(x,y)以及VP(x,y)代表 该点坐标对应的纹理坐标,Au、Bu以及Cu代表,Av、Bv以及Cv代表三维空间三 角面中任意一点的坐标对应的函数。
进一步地,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时 还实现如下操作:
根据该纹理数据构建纹理坐标绑定方程,并根据该纹理坐标绑定方程构建 点面父子关系。
进一步地,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时 还实现如下操作:
从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据中 的纹理坐标,查找该纹理坐标在2D纹理图片上对应的像素值,根据该像素值构 建正交像素化三维点云。
进一步地,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时 还实现如下操作:
根据纹理坐标绑定方程以及点面父子关系重构正射2D纹理,对该2D纹理 进行灰度化,获取灰度2D纹理,通过图像二值化对灰度2D纹理进行处理,获 取二值灰度2D纹理,据该二值灰度2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D 像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
进一步地,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时 还实现如下操作:
获取水晶数据,所述水晶数据包括:水晶位置信息以及大小信息,根据该 水晶数据对二值灰度2D纹理的大小和位置进行调整,将调整后的二值灰度2D 纹理与正交像素化三维点云进行绑定构建出3D像素点,并将该3D像素点保存 为雕刻用三维数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,凡在本 发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本 发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三维纹理贴图转化成三维点云的方法,其特征在于:包括以下步骤;
S1,导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定纹理数据;
S2,从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据构建正交像素化三维点云;
S3,根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
2.如权利要求1所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法,其特征在于:步骤S1中,导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定纹理数据,还包括以下步骤,导入obj文件,获取纹理数据,从obj文件中提取2D纹理的纹理坐标,获取纹理坐标计算公式,根据该纹理坐标计算公式,通过2D纹理的纹理坐标计算出对应的三维空间三角面的纹理坐标,将该三维空间三角面纹理坐标与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据作为绑定纹理数据。
4.如权利要求3所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法,其特征在于:步骤S2中,从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据构建正交像素化三维点云之前,还包括以下步骤,根据该纹理数据构建纹理坐标绑定方程,并根据该纹理坐标绑定方程构建点面父子关系。
5.如权利要求4所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法,其特征在于:步骤S2中,从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据构建正交像素化三维点云,还包括以下步骤,从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云以及绑定纹理数据中的纹理坐标,查找该纹理坐标在2D纹理图片上对应的像素值,根据该像素值构建正交像素化三维点云。
6.如权利要求5所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法,其特征在于:步骤S3中,根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据,还包括以下步骤,根据纹理坐标绑定方程以及点面父子关系重构正射2D纹理,对该2D纹理进行灰度化,获取灰度2D纹理,通过图像二值化对灰度2D纹理进行处理,获取二值灰度2D纹理,据该二值灰度2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
7.如权利要求6所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法,其特征在于:据该二值灰度2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据,还包括以下步骤,获取水晶数据,所述水晶数据包括:水晶位置信息以及大小信息,根据该水晶数据对二值灰度2D纹理的大小和位置进行调整,将调整后的二值灰度2D纹理与正交像素化三维点云进行绑定构建出3D像素点,并将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
8.一种三维纹理贴图转化成三维点云的装置,其特征在于,所述三维纹理贴图转化成三维点云的装置包括:
记录模块,用于导入obj文件,获取纹理数据,从该obj文件中提取MTL文件进行解析,并与纹理数据进行绑定,记录绑定后的纹理数据;
点云构建模块,用于从obj文件中提取三维结构点云,根据该三维结构点云构建正交像素化三维点云;
转化模块,用于根据纹理坐标重构正射2D纹理,根据该2D纹理以及正交像素化三维点云构建3D像素点,将该3D像素点保存为雕刻用三维数据。
9.一种存储设备,其特征在于,所述存储设备包括:存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序配置为实现如权利要求1至7任一项所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法的步骤。
10.一种介质,其特征在于,所述介质为计算机介质,所述计算机介质上存储有三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序,所述三维纹理贴图转化成三维点云的方法程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的三维纹理贴图转化成三维点云的方法的步骤。
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