三维图像生成方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种三维图像生成方法及装置，其中该方法包括：根据前一帧图像的轮廓特征点，生成当前帧图像的轮廓特征点，采用格林坐标算法，确定前一帧图像的内部特征点，采用格林修补算法，确定前一帧图像的背景点，根据前一帧图像的内部特征点，采用格林坐标算法确定当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点，根据前一帧图像的背景点，采用格林坐标修补算法确定当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体以外的背景点，采用浮雕纹理映射算法，根据当前帧图像中的内部特征点、背景点和纹理信息，确定当前帧图像对应的带有纹理的三维图像，从而实现模拟图像在动态变化过程中具有保形性，进而模拟物体逼真的动态变化过程。
【专利说明】三维图像生成方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及纹理映射技术，尤其涉及一种三维图像生成方法及装置。
【背景技术】
[0002]纹理映射是把纹理图形值映射到三维物体的表面的技术，以便于使用简单的几何图产生丰富逼真的视觉效果图像，另外，计算机可以对前一帧图像采用均值坐标方法和调和坐标方法从而生成当前帧图像。
[0003]其中，均值坐标方法的核心思想是在前一帧图像的外面构造一个分片光滑的包围盒，用包围盒的顶点位置的加权值平均表示前一帧图像的的顶点，通过控制比前一帧图像的结构简单得多的包围盒的形状来控制前一帧图像的的变形；与均值坐标一样，调和坐标方法是基于求解Laplace方程而得到的，该方法利用包围盒来计算分布于包围盒内部的调和场，用于构造前一帧图像的顶点的基函数。调和函数的性质保证了基函数都大于零，并且和为一，符合了平均值坐标的相应要求。
[0004]然而，现有技术中计算机对前一帧图像采用均值坐标方法和调和坐标方法生成当前帧图像，只是采用了包围盒顶点坐标信息，但均没有充分利用包围盒所提供的有用信息，如包围盒的面法向量信息，因此采用上述两种方法使得图像不具有良好的保形性，进而难以模拟物体逼真的动态变化过程。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种三维图像生成方法及装置，从而实现模拟图像在动态变化过程中具有保形性，进而模拟物体逼真的动态变化过程。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种三维图像生成方法，包括:根据前一帧图像的轮廓特征点，生成当前帧图像的轮廓特征点；采用格林坐标算法，确定前一帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点；采用格林修补算法，确定前一帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的背景点；根据所述前一帧图像的内部特征点，采用所述格林坐标算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点；根据所述前一帧图像的背景点，采用所述格林坐标修补算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体以外的背景点；采用浮雕纹理映射算法，根据所述当前帧图像中的所述内部特征点、所述背景点和纹理信息，确定所述当前帧图像对应的带有纹理的三维图像。
[0007]结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述前一帧图像和所述当前帧图像为二维图像。
[0008]结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述生成当前帧图像的的轮廓特征点，具体包括:根据所述前一帧图像的位置变化信息，确定所述当前帧图像的轮廓特征点。
[0009]结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述根据所述前一帧图像的内部特征点，采用所述格林坐标算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点，具体包括:根据所述当前帧图像的相邻轮廓特征点的连线生成围设成的目标物体；所述目标物体为N边形，所述N为大于或等于3的整数；计算所述当前帧图像对应的目标物体的每条边的法向量；根据所述法向量，计算所述当前帧图像的所述当前帧图像的系数；根据所述当前帧图像的所述当前帧图像的系数，采用格林坐标算法确定所述当前帧图像的所述内部特征点。
[0010]结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述采用浮雕纹理映射算法，根据所述当前帧图像中的所述内部特征点、所述背景点和纹理信息，确定所述当前帧图像对应的带有纹理的三维图像，具体包括:确定所述每一帧图像的深度值区间和不同角度的视线方向，在所述视线方向上采用线性查找的方法确定第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点；在所述第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点之间采用二分法确定所述当前帧图像的交点，并将所述交点作为最终渲染点；根据多幅所述当前帧图像对应的最终渲染点进行渲染，得到所述带有纹理的三维图像，其中多幅所述当前帧图像为一帧三维图像不同的切割面。
[0011]结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述在所述视线方向上采用线性查找的方法确定第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点，包括:通过所述线性查找的方法确定第一个满足在深度值区间中的对应深度值小于对应纹理信息中的深度值的点为所述第一个所述内部特征点；确定所述线性查找的方法确定最后一个 满足在深度值区间中的对应深度值大于对应纹理信息中的深度值的点为所述最后一个所述背景点；所述当前帧图像的交点为在所述第一个所述内部特征点和所述最后一个所述背景点之间的满足在深度值区间中的对应深度值等于纹理信息中的深度值的点。
[0012]结合第一方面的第三种可能的实现方式或第四种可能的实现方式或第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述根据所述法向量，计算所述当前
帧图像的系数，具体包括:初始化，，Φ?(χ): =0，其中j = 1，2......M，所述目
标物体包括M个轮廓特征点，i = I, 2......N,所述目标物体包括N条边,则所述当前帧图
像的系数Α?)和Ai(X)的计算过程为:对每一条边，顶点编号为J1和j2的边t' j喿作如
下:
【权利要求】
1.一种三维图像生成方法，其特征在于，包括: 根据前一帧图像的轮廓特征点，生成当前帧图像的轮廓特征点； 采用格林坐标算法，确定前一帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点；采用格林修补算法，确定前一帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的背景点；根据所述前一帧图像的内部特征点，采用所述格林坐标算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点； 根据所述前一帧图像的背景点，采用所述格林坐标修补算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体以外的背景点； 采用浮雕纹理映射算法，根据所述当前帧图像中的所述内部特征点、所述背景点和纹理信息，确定所述当前帧图像对应的带有纹理的三维图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前一帧图像和所述当前帧图像为二维图像。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生成当前帧图像的的轮廓特征点，具体包括: 根据所述前一帧图像的位置变化信息，确定所述当前帧图像的轮廓特征点。
4.根据权利要求1-3任 一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述前一帧图像的内部特征点，采用所述格林坐标算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点，具体包括: 根据所述当前帧图像的相邻轮廓特征点的连线生成围设成的目标物体； 所述目标物体为N边形，所述N为大于或等于3的整数； 计算所述当前帧图像对应的目标物体的每条边的法向量； 根据所述法向量，计算所述当前帧图像的所述当前帧图像的系数； 根据所述当前帧图像的所述当前帧图像的系数，采用格林坐标算法确定所述当前帧图像的所述内部特征点。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述采用浮雕纹理映射算法，根据所述当前帧图像中的所述内部特征点、所述背景点和纹理信息，确定所述当前帧图像对应的带有纹理的三维图像，具体包括: 确定所述每一帧图像的深度值区间和不同角度的视线方向，在所述视线方向上采用线性查找的方法确定第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点； 在所述第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点之间采用二分法确定所述当前帧图像的交点，并将所述交点作为最终渲染点； 根据多幅所述当前帧图像对应的最终渲染点进行渲染，得到所述带有纹理的三维图像，其中多幅所述当前帧图像为一帧三维图像不同的切割面。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述视线方向上采用线性查找的方法确定第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点，包括: 通过所述线性查找的方法确定第一个满足在深度值区间中的对应深度值小于对应纹理信息中的深度值的点为所述第一个所述内部特征点； 确定所述线性查找的方法确定最后一个满足在深度值区间中的对应深度值大于对应纹理信息中的深度值的点为所述最后一个所述背景点；所述当前帧图像的交点为在所述第一个所述内部特征点和所述最后一个所述背景点之间的满足在深度值区间中的对应深度值等于纹理信息中的深度值的点。
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述法向量，计算所述当前帧图像的系数，具体包括: 初始化，ΨΜ):= O，Φ i (X): = O,其中j = 1，2......Μ,所述目标物体包括M个轮廓特征点，i = I, 2......N,所述目标物体包括N条边,则所述当前帧图像的系数P/O)和(J)i(X)的计算过程为: 对每一条边，顶点编号为J1和j2的边t’ j操作如下:
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前帧图像的所述当前帧图像的系数，采用格林坐标算法确定所述当前帧图像的所述内部特征点，具体包括:
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述前一帧图像的背景点，采用所述格林坐标修补算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体以外的背景点，具体包括:
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述采用浮雕纹理映射算法，根据所述当前帧图像中的所述内部特征点、所述背景点和纹理信息，确定所述当前帧图像对应的带有纹理的三维图像之后，还包括: 对所述每一帧图像对应的带有纹理的三维图像进行插值计算，生成三维动画。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对所述每一帧图像对应的带有纹理的三维图像进行插值计算，生成三维动画，具体包括: 对所述每一帧图像对应的带有纹理的三维图像进行三次Hermite插值，即对每一帧图像中的所述内部特征点进行三次Hermite插值。
12.—种三维图像生成装置，其特征在于，包括: 生成模块，用于根 据前一帧图像的轮廓特征点，生成当前帧图像的轮廓特征点； 确定模块，用于采用格林坐标算法，确定前一帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点，采用格林修补算法，确定前一帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的背景点； 所述确定模块，还用于根据所述前一帧图像的内部特征点，采用所述格林坐标算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体的内部特征点，根据所述前一帧图像的背景点，采用所述格林坐标修补算法确定所述当前帧图像的轮廓特征点围设成的目标物体以外的背景点； 所述确定模块，还用于采用浮雕纹理映射算法，根据所述当前帧图像中的所述内部特征点、所述背景点和纹理信息，确定所述当前帧图像对应的带有纹理的三维图像。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述前一帧图像和所述当前帧图像为二维图像。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述生成模块，具体用于根据所述前一帧图像的位置变化信息，确定所述当前帧图像的轮廓特征点。
15.根据权利要求12-14任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块还包括: 生成单元，具体用于根据所述当前帧图像的相邻轮廓特征点的连线生成围设成的目标物体； 所述目标物体为N边形，所述N为大于或等于3的整数； 计算单元，用于计算所述当前帧图像对应的目标物体的每条边的法向量； 所述计算单元，还用于根据所述法向量，计算所述当前帧图像的所述当前帧图像的系数； 确定单元，用于根据所述当前帧图像的所述当前帧图像的系数，采用格林坐标算法确定所述当前帧图像的所述内部特征点。
16.根据权利要求12-15任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于:确定所述每一帧图像的深度值区间和不同角度的视线方向，在所述视线方向上采用线性查找的方法确定第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点； 在所述第一个所述内部特征点和最后一个所述背景点之间采用二分法确定所述当前帧图像的交点，并将所述交点作为最终渲染点； 根据多幅所述当前帧图像对应的最终渲染点进行渲染，得到所述带有纹理的三维图像，其中多幅所述当前帧图像为一帧三维图像不同的切割面。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于:通过所述线性查找的方法确定第一个满足深度值区间中的深度值小于对应纹理信息中的深度值的点为所述第一个所述内部特征点； 确定所述线性查找的方法确定最后一个满足深度值区间中的深度值大于对应纹理信息中的深度值的点为所述最后一个所述背景点； 所述当前帧图像的交点为在所述第一个所述内部特征点和所述最后一个所述背景点之间的满足深度值区间中的深度值等于纹理信息中的深度值的点。
18.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其特征在于，所述计算单元具体用于: 初始化，iP:= O，Φ i (X): = O,其中j = 1，2......Μ,所述目标物体包括M个轮廓特征点，i = I, 2......N,所述目标物体包括N条边,则所述当前帧图像的系数炉/(.Y)和(J)i(X)的计算过程为: 对每一条边，顶点编号为J1和j2的边t’ j操作如下:
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述计算单元，具体用于计算所述当前帧图像的所述内部特征点，包括:
20.根据权利要求12-19任一项所述的装置，其特征在于，所述计算单元还用于计算所述当前帧图像的所述背景点，包括:
21.根据权利要求12-20任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块在采用浮雕纹理映射算法，根据所述当前帧图像中的所述内部特征点、所述背景点和纹理信息，确定所述当前帧图像对应的带有纹理的三维图像之后，还用于: 对所述每一帧图像对应的带有纹理的三维图像进行插值计算，生成三维动画。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于: 对所述每一帧图像对应的带有纹理的三维图像进行三次Hermite插值，即对每一帧图像中的内部特征点进行三次Hermite插值。
【文档编号】G06T17/00GK103985156SQ201410220456
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】陈玮, 殷本俊, 夏立 申请人:华为技术有限公司, 上海交通大学