CN114936960A - 一种实景三维模型批量水印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实景三维模型批量水印方法，用于实景三维模型添加水印，达到保护实景三维模型产权保护的作用，实景三维模型增加水印时，以模型最终显示效果为目标，增加水印信息，此外，每个实景三维模型项目都含有多个实景三维模型瓦块，且每个瓦块含有多个细节层次模型LOD(LevelsofDetail)，每个三角形使用的纹理图片内容，是根据三角形给定的纹理坐标，获得的所使用纹理图片中对应的纹理单元，然后将这些纹理单元进行重排，最终合并到实景三维模型所包含的一张或数张纹理图片上，不仅使水印处理效率得到提高，且最终在查看器显示三维模型时，水印不会被打散，能够正常显示水印信息。

Description

一种实景三维模型批量水印方法

技术领域

本发明涉及图像数据处理技术领域，具体涉及一种实景三维模型批量水印方法。

背景技术

实景三维模型是一种利用真实航拍影像，通过自动化建模，获得真实感强的城市三维模型。给图片加水印是一种保护知识产权的方式，而通过批量为实景三维模型快速增加水印，可为实景三维模型增加产权标识，同时不影响实景三维模型的数据共享和使用。

对于普通二维图片，如二维影像，增加水印标识后的图片，就是最终呈现的图片。而实景三维模型利用三维模型浏览器进行模型呈现，纹理图片是按照模型的三角网格给定纹理坐标，重新分配显示成带纹理的三维模型，这与增加水印算法时，直接看到的图片是不同的。因此，若按照普通纹理水印方法为实景三维模型的纹理增加水印，在利用模型查看器显示三维模型时，水印会被打散，不能正常显示水印信息。同时，利用自动建模软件获得的实景三维模型通常包含多细节层次模型，每个细节层级模型由多个三角形组成，无疑增加了水印的难度。

可见，现有技术中存在的技术问题亟待解决。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种实景三维模型批量水印方法，包括以下步骤：

步骤一、获取二值化的水印图片；

步骤二、计算水印图片纹理坐标；

步骤三、计算纹理空间模型；

步骤四、生成包含水印信息的纹理图片；

步骤五、批量处理所有模型。

进一步的，所述获取二值化的水印图片包括：

根据工程中实景三维模型瓦块的平均边长l，根据用户输入的水印文字内容、文字大小，字体和文字角度，图片分辨率为r，利用图片制作工具，得到包含水印信息的水印图片waterPic，水印图片为正方形，图片尺寸w＝l*r，图片的像素值为p2(r2,g2,b2,a2)，其中有水印信息的位置，像素值为(1,1,1,1)，否则为(0,0,0,0)。

进一步的，所述计算水印图片纹理坐标包括：

一个实景三维模型工程包括多个模型瓦块，每个瓦块包含多个细节层次模型，每个细节层次模型包含一张或多张纹理Texture；对于每个瓦块，获取当前瓦块的左下角点(x0,y0,z0)，瓦块边长为L，按照俯视视角，将水印图片waterPic贴在实景三维模型表面；

(1)遍历所有细节层次模型，获得当前细节层次模型使用的所有纹理图片Texture，分别获取每个图片texture对应的三角形及其所需的附属信息，每个三角形包括信息有：顶点坐标A(x1,y1,z1)、B(x2,y2,z2)、C(x3,y3,z3)，以及每个顶点所使用的纹理坐标t1(m1,n1)、t2(m2,n2)、t3(m3,n3)，由于实景三维模型的纹理特点，不存在重复纹理贴图，m1，n1，m2，n2，m3，n3的取值范围都为0～1；

(2)计算每个三角形顶点A，B，C在使用水印图片waterPic贴在实景三维模型表面时，对应的纹理坐标T1(s1,t1)、T2(s2,t2)、T3(s3,t3)，计算公式如下：

T1(s1,t1)＝T1((x1-x0)/L,(y1-y0)/L)；

T2(s2,t2)＝T2((x2-x0)/L,(y2-y0)/L)；

T3(s3,t3)＝T3((x3-x0)/L,(y3-y0)/L)。

进一步的，所述计算纹理空间模型包括：

对于细节层次模型使用的每张原始纹理texture(可获得其像素宽度和高度为imageWidth，imageHeight)，分别构造对应的纹理空间模型Texturemodel，首先修改三角形顶点坐标，将其替换成其对应的纹理坐标和图片大小的乘积，即将A(x1,y1,z1)、B(x2,y2,z2)、C(x3,y3,z3)分别替换成A1(m1*imageWidth,n1*imageHeight,0)、B1(m2*imageWidth,n2*imageHeight,0)、C1(m3*imageWidth,n3*imageHeight,0)，法线全部修改为(0,0,1)，同时增加使用的水印图片，作为模型的第二层纹理(第一层为原始纹理)，对应A1、B1、C1的纹理坐标分为T1、T2、T3；

纹理空间模型的顶点坐标在x,y,z三个方向的范围分别为(xmin,xmax,ymin,ymax,0,0)，中心点在(xcenter,ycenter,0)，x,y方向的边长为：xlength＝xmax-xmin,ylenght＝ymax-ymin，中心点分别为：xcenter＝0.5*xlength,ycenter＝0.5*ylength。参考A1，B1，C1中m1，n1，m2，n2，m3，n3的取值范围都为0～1，所以xmin,ymin>＝0,xmax<imageWidth,ymax<＝imageHeight；

利用GPU着色器编程，增加片元着色器，建立原始纹理和水印图片的像素级融合关系，作为最终的水印效果，其中p1(r1,g1,b1,a1)是原始纹理的像素值，p2(r2,g2,b2,a2)是水印图片的像素值，最终得到的像素值为：

glColor.rgba＝p1.r1g1b1a1*alpha+p2.r2g2b2a2*(1-alpha)。

进一步的，所述生成包含水印信息的纹理图片包括：

在计算得到每个纹理空间模型的基础上，进一步利用渲染到纹理技术，构造纹理空间场景RTTScene；此时，构造一个正射相机，将新的细节层次模型放置在相机节点下，设置相机为俯视相机，即相机的观察方向为(0,0，-1)，朝上方向为(0，1,0)；相机的位置中心在(xcenter,ycenter，R)(R取值>1即可，一般可取2)，相机视口范围x方向(-0.5*xlength,0.5*xlength),y方向为(-0.5*ylength,0.5*ylength)，设置渲染生成新的含水印信息的纹理图片newTexture，大小与原始Texture纹理大小相同，为imageWidth和imageHeight；利用三维渲染引擎渲染场景RTTScene，截取渲染桢，生成newTexture。

进一步的，所述批量处理所有模型包括：

将细节层次模型所有使用的纹理全部按步骤三和步骤四生成新的纹理图片newTexture，并替换细节层次模型中原来使用的纹理Texture，即完成对一个细节层次模型增加水印；

将一个瓦块内部所有的细节层次模型进行步骤二、步骤三和步骤四更新，即完成一个瓦块的水印增加，最后完成所有瓦块的水印工作。

本发明的有益效果：

本发明通过给出一种实景三维模型批量水印方法，用于实景三维模型添加水印，达到保护实景三维模型产权保护的作用，实景三维模型增加水印时，以模型最终显示效果为目标，增加水印信息，此外，每个实景三维模型项目都含有多个实景三维模型瓦块，且每个瓦块含有多个细节层次模型LOD(Levels of Detail)，每个三角形使用的纹理图片内容，是根据三角形给定的纹理坐标，获得的所使用纹理图片中对应的纹理单元，然后将这些纹理单元进行重排，最终合并到一张或数张纹理图片上，不仅使水印处理效率得到提高，且最终在查看器显示三维模型时，水印不会被打散，能够正常显示水印信息。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中的一种实景三维模型批量水印方法的流程框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参照图1，图1是本发明实施例中的一种实景三维模型批量水印方法的流程框图，该实景三维模型批量水印方法包括以下步骤：

步骤一、获取二值化的水印图片，具体的，根据工程中实景三维模型瓦块的平均边长l，用户输入的水印文字内容、文字大小，字体和文字角度，图片分辨率为r，利用图片制作工具，得到包含水印信息的水印图片waterPic，水印图片为正方形，图片尺寸w＝l*r，图片的像素值为p2(r2,g2,b2,a2)，其中有水印信息的位置，像素值为(1,1,1,1)，否则为(0,0,0,0)；

步骤二、计算水印图片纹理坐标，具体的，一个实景三维模型工程包括多个模型瓦块(Tile)，每个瓦块包含多个细节层次模型(LOD，Levels of Detail)，每个LOD包含一张或多张纹理Texture；对于每个瓦块，获取当前瓦块的左下角点(x0,y0,z0)，瓦块边长为L，按照俯视视角，将水印图片waterPic贴在实景三维模型表面；

(1)遍历所有LOD，获得当前LOD使用的所有纹理图片Texture，分别获取每个图片Texture对应的三角形及其所需的附属信息，每个三角形包括信息有：顶点坐标A(x1,y1,z1)、B(x2,y2,z2)、C(x3,y3,z3)，以及每个顶点所使用的纹理坐标t1(m1,n1)、t2(m2,n2)、t3(m3,n3)，由于实景三维模型的纹理特点，不存在重复纹理贴图，m1，n1，m2，n2，m3，n3的取值范围都为0～1；

(2)计算每个三角形顶点A，B，C在使用水印图片waterPic贴在实景三维模型表面时，其所对应的纹理坐标T1(s1,t1)、T2(s2,t2)、T3(s3,t3)，计算公式如下：

T1(s1,t1)＝T1((x1-x0)/L,(y1-y0)/L)；

T2(s2,t2)＝T2((x2-x0)/L,(y2-y0)/L)；

T3(s3,t3)＝T3((x3-x0)/L,(y3-y0)/L)；

步骤三、计算纹理空间模型，具体的，对于LOD所使用的每张原始纹理texture(可获得其像素宽度和高度为imageWidth，imageHeight)，分别构造对应的纹理空间模型Texturemodel，首先修改三角形顶点坐标，将其替换成其对应的纹理坐标和图片大小的乘积，即将A(x1,y1,z1)、B(x2,y2,z2)、C(x3,y3,z3)分别替换成A1(m1*imageWidth,n1*imageHeight,0)、B1(m2*imageWidth,n2*imageHeight,0)、C1(m3*imageWidth,n3*imageHeight,0)，法线全部修改为(0,0,1)，同时增加使用的水印图片，作为模型的第二层纹理(第一层为原始纹理)，对应A1、B1、C1的纹理坐标分为T1、T2、T3；

纹理空间模型的顶点坐标在x,y,z三个方向的范围分别为(xmin,xmax,ymin,ymax,0,0)，中心点在(xcenter,ycenter,0)，x,y方向的边长为：xlength＝xmax-xmin,ylenght＝ymax-ymin，中心点分别为：xcenter＝0.5*xlength,ycenter＝0.5*ylength。参考A1，B1，C1中m1，n1，m2，n2，m3，n3的取值范围都为0～1，所以xmin,ymin>＝0,xmax<imageWidth,ymax<＝imageHeight；

利用GPU着色器编程，增加片元着色器，建立原始纹理和水印图片的像素级融合关系，作为最终的水印效果；其中，p1(r1,g1,b1,a1)是原始纹理的像素值，r1,g1,b1,a1分别是像素值p1的红色，绿色，蓝色，透明度分量；p2(r2,g2,b2,a2)是水印图片的像素值，r2,g2,b2,a2分别是像素值p2的红色，绿色，蓝色，透明度分量；alpha为用户调节水印清晰度的参数，可取经验值0.5；最终得到的像素值为：

glColor.rgba＝p1.r1g1b1a1*alpha+p2.r2g2b2a2*(1-alpha)，

由上，可得到每个Texture对应的纹理空间模型texturemodel。

步骤四、生成包含水印信息的纹理图片，具体的，在计算得到每个纹理空间模型的基础上，进一步利用渲染到纹理技术，构造纹理空间场景RTTScene；此时，构造一个正射相机，将LODnew放置在相机节点下，设置相机为俯视相机，即相机的观察方向为(0,0，-1)，向上方向为(0,1,0)；相机的位置中心在(xcenter,ycenter，R)(R取值>1即可，一般可取2)，相机视口范围x方向(-0.5*xlength,0.5*xlength),y方向为(-0.5*ylength,0.5*ylength)，设置渲染生成新的含水印信息的纹理图片newTexture，大小与原始Texture纹理大小相同，为imageWidth和imageHeight；利用三维渲染引擎渲染场景RTTScene，截取渲染桢，生成newTexture；

步骤五、批量处理所有模型，具体的，将细节层次模型所有使用的纹理全部按步骤三和步骤四生成新的纹理图片newTexture，并替换细节层次模型中原来使用的纹理Texture，即完成对一个细节层次模型增加水印；

将一个瓦块内部所有的LOD进行步骤二、步骤三和步骤四更新，即完成一个瓦块的水印增加，最后完成所有瓦块的水印工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种实景三维模型批量水印方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、获取二值化的水印图片；

步骤二、计算水印图片纹理坐标；

步骤三、计算纹理空间模型；

步骤四、生成包含水印信息的纹理图片；

步骤五、批量处理所有模型。

2.根据权利要求1所述的一种实景三维模型批量水印方法，其特征在于：所述获取二值化的水印图片包括：

根据工程中实景三维模型瓦块的平均边长l，用户输入的水印文字内容、文字大小，字体和文字角度，图片分辨率为r，利用图片制作工具，得到包含水印信息的水印图片waterPic，水印图片为正方形，图片尺寸w＝l*r；图片的像素值为p2(r2,g2,b2,a2)，其中有水印信息的位置，像素值为(1,1,1,1)，否则为(0,0,0,0)。

3.根据权利要求1所述的一种实景三维模型批量水印方法，其特征在于：所述计算水印图片纹理坐标包括：

一个实景三维模型工程包括多个模型瓦块，每个瓦块包含多个细节层次模型，每个细节层次模型包含一张或多张纹理Texture；对于每个瓦块，获取当前瓦块的左下角点(x0,y0,z0)，瓦块边长为L，按照俯视视角，将水印图片waterPic贴在实景三维模型表面：

(1)遍历所有细节层次模型，获得当前细节层次模型使用的所有纹理图片Texture，分别获取每个图片texture对应的三角形及其所需的附属信息，每个三角形包括信息有：顶点坐标A(x1,y1,z1)、B(x2,y2,z2)、C(x3,y3,z3)，以及每个顶点所使用的纹理坐标t1(m1,n1)、t2(m2,n2)、t3(m3,n3)，由于实景三维模型的纹理特点，不存在重复纹理贴图，m1，n1，m2，n2，m3，n3的取值范围都为0～1；

(2)计算每个三角形顶点A，B，C在使用水印图片waterPic贴在实景三维模型表面时，对应的纹理坐标T1(s1,t1)、T2(s2,t2)、T3(s3,t3)，计算公式如下：

T1(s1,t1)＝T1((x1-x0)/L,(y1-y0)/L)；

T2(s2,t2)＝T2((x2-x0)/L,(y2-y0)/L)；

T3(s3,t3)＝T3((x3-x0)/L,(y3-y0)/L)。

4.根据权利要求1所述的一种实景三维模型批量水印方法，其特征在于：所述计算纹理空间模型包括：

对于细节层次模型使用的每张原始纹理texture(可获得其像素宽度和高度为imageWidth，imageHeight)，分别构造对应的纹理空间模型Texturemodel。首先修改三角形顶点坐标，将其替换成其对应的纹理坐标和图片大小的乘积，即将A(x1,y1,z1)、B(x2,y2,z2)、C(x3,y3,z3)分别替换成A1(m1*imageWidth,n1*imageHeight,0)、B1(m2*imageWidth,n2*imageHeight,0)、C1(m3*imageWidth,n3*imageHeight,0)，法线全部修改为(0,0,1)，同时增加使用的水印图片，作为模型的第二层纹理(第一层为原始纹理)，对应A1、B1、C1的纹理坐标分为T1、T2、T3；

纹理空间模型的顶点坐标在x,y,z三个方向的范围分别为(xmin,xmax,ymin,ymax,0,0)，中心点在(xcenter,ycenter,0)，x,y方向的边长为：xlength＝xmax-xmin,ylenght＝ymax-ymin，中心点分别为：xcenter＝0.5*xlength,ycenter＝0.5*ylength。参考A1，B1，C1中m1，n1，m2，n2，m3，n3的取值范围都为0～1，所以xmin,ymin>＝0,xmax<imageWidth,ymax<＝imageHeight；

利用GPU着色器编程，增加片元着色器，建立原始纹理和水印图片的像素级融合关系，作为最终的水印效果；其中，p1(r1,g1,b1,a1)是原始纹理的像素值，r1,g1,b1,a1分别是像素值p1的红色，绿色，蓝色，透明度分量；p2(r2,g2,b2,a2)是水印图片的像素值，r2,g2,b2,a2分别是像素值p2的红色，绿色，蓝色，透明度分量；alpha为用户调节水印清晰度的参数，可取经验值0.5；最终得到的像素值为：

glColor.rgba＝p1.r1g1b1a1*alpha+p2.r2g2b2a2*(1-alpha)，

由上，可得到每个Texture对应的纹理空间模型texturemodel。

5.根据权利要求4所述的一种实景三维模型批量水印方法，其特征在于：所述生成包含水印信息的纹理图片包括：

在计算得到每个纹理空间模型的基础上，进一步利用渲染到纹理技术，构造纹理空间场景RTTScene；此时，构造一个正射相机，将新的细节层次模型放置在相机节点下，设置相机为俯视相机，即相机的观察方向为(0,0，-1)，朝上方向为(0，1,0)，相机的位置中心在(xcenter,ycenter，R)(R取值>1即可，一般可取2)，相机视口范围x方向(-0.5*xlength,0.5*xlength),y方向为(-0.5*ylength,0.5*ylength)；设置渲染生成新的含水印信息的纹理图片newTexture，大小与原始Texture纹理大小相同，为imageWidth和imageHeight；利用三维渲染引擎渲染场景RTTScene，截取渲染桢，生成newTexture。

6.根据权利要求5所述的一种实景三维模型批量水印方法，其特征在于：所述批量处理所有模型包括：

将细节层次模型所有使用的纹理全部按步骤三和步骤四生成新的纹理图片newTexture，并替换细节层次模型中原来使用的纹理Texture，即完成对一个细节层次模型增加水印；

将一个瓦块内部所有的细节层次模型进行步骤二、步骤三和步骤四更新，即完成一个瓦块的水印增加，最后完成所有瓦块的水印工作。

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