用于数字化生成外观数据的方法和系统技术方案

在生成模拟材料的合成外观属性数据的方法中，采用表示模拟材料的双向纹理函数BTF。BTF适于输入能够在显示器上生成材料的可视化表示的渲染引擎。在所述方法中，提供参考材料(MR)的密集分布的原始BTF(B)和源材料(MS)的稀疏反射率值(D)。然后通过将所述稀疏反射率值(D)传递至所述原始BTF(B)而建立修正BTF(B’)。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】在生成模拟材料的合成外观属性数据的方法中，采用表示模拟材料的双向纹理函数BTF。BTF适于输入能够在显示器上生成材料的可视化表示的渲染引擎。在所述方法中，提供参考材料(MR)的密集分布的原始BTF(B)和源材料(MS)的稀疏反射率值(D)。然后通过将所述稀疏反射率值(D)传递至所述原始BTF(B)而建立修正BTF(B’)。【专利说明】用于数字化生成外观数据的方法和系统
本专利技术涉及一种数字化生成表示合成外观的数据的方法。本专利技术还涉及一种用于 生成这种外观数据的系统。
技术介绍
更具体地，本专利技术涉及通过使用计算机图形技术使真实材料或表面在监视器上可 视化的一般领域。一般来说，真实材料或表面的数字表示被渲染（rendered)、映射到任意形 状的目标对象上，然后目标对象的模拟外观在使用者选择的照射条件和观察方向下是可视 的。 从一开始，应当理解本专利技术的领域不是图像生成或图像处理，图像生成或图像处 理通常只包括二维和三维，而不需要结果与现实类似，更不用说实际上可渲染。本专利技术的领 域是实际上可渲染的模拟材料的可视化--模拟材料是物理上似真的（Plausible)材料。 对于真实世界中存在的大多数材料和表面，得到模拟外观的准确的可视化是极具 挑战性的技术问题。因此，已付出很多努力来寻找既具有美感的外观又能快速计算的近似 (approximation)，尽管没有涉及得到的外观表示物理上似真的材料（诸如产品设计者所 要求的）。 此外，在比如产品设计的创新应用方面，需要大型的材料数据库。已开发出各种函 数，诸如双向纹理函数（BTF)，双向纹理函数是适合大量的许多不同类型的复杂材料的材料 表示。然而，为了测量用于给定的真实材料的足够代表性的BTF，需要相对复杂的测量装备 而且测量方法非常耗时。必须在很多个照射方向和观察方向逐个像素地测量材料的代表性 的表面区域，通常是通过使用复杂照明系统和多个彩色数码相机来测量，所述复杂照明系 统具有在被测材料上方的半球之上分布的数百个点型灯。 利用所测得的BTF，通过使用BTF数据库作为输入数据的数字渲染技术来实现可 视化本身（即，在任何期望的照射条件和任何期望的观察方向下材料在监视器上的图形 表示以及应用或映射到任何形状的任何对象上的材料的图形表示）。合适的渲染技术和软 件在计算机图像领域中是众所周知的，因而不是本专利技术的主题。这些渲染技术或软件能从 BTF数据库检索真实材料的每一个给定像素在每个给定的照射方向和给定的观察方向下的 颜色反射率值。能通过来自存储在BTF数据库中的实际值的插值来计算中间值。 遗憾的是，建立这些通常包含成千上万种材料的数据库，在测量时间和装置的复 杂性方面均需要大量的技术努力，因此往往不可行并且通常极其昂贵。 作为对生成用于大量的个体材料的数据库的替代，可提供一组具有对应的BTF的 基础材料，设计者能从这些基础材料中选择样本，然后实时（on-the-fIy)修正或编辑BTF 以满足他的要求。这里，一种直观且快速的编辑方法对于保持创造过程中的效率是必要的。 此外，编辑进程的目标是生成表示可实际制造的模拟材料的物理上似真的结果。 在以前的工作中也已解决了对测得的反射率进行编辑的问题。在该说明书的末 尾更详细地说明了所有的参考文献。一种常用的方法是将分析反射模型拟合（fit)至数据 (，)，然后对模型参数进行修正。为了有效地改变参数， 可采用简化参数在整个材料表面的传播的其他方法。虽然使用反射模型在某种 程度上保证了物理似真性，但是人工寻找新的参数以匹配所需的目标外观是一项繁琐的工 作。此外，这种方法仅限于能通过简单的反射模型如实地描述的材料。大多数复杂的材料， 尤其那些表现出比如闪光（glittering)这样的特殊特征或显著的大表面结构的材料，贝Ij 不能通过这种方法高精度地再现。 其他方法不依赖于分析模型，而是以更直接的方式修正反射率数据。 使用逆影树状图（inverse shade tree)和最优化方案生成的ACLS来从一 维曲线和二维纹理集合中的密集半球形采样中分解平面样本的空间变化的材料特性。这种 方法将材料分解成多个可被单独编辑的低维部分，当由分解表示进行重建时会造成在整个 材料上一定的反射率改变。虽然这种方法允许源材料的高精度表示，但是对单独部分的编 辑仍是人工处理，因而难以实现所需的目标外观。此外，该方法仅适用于平整（flat)材料。 在中，提出了第一组用于一般的BTF数据的编辑算符（operator)。 虽然那些算符能任意地处理复杂材料，但是它们的启发式（heuristic)性质不能保证最终 结果的物理似真性。此外，由于必须人工指定算符参数，因而给定的目标材料很难匹配。 Xu等人（)将编辑传播算法（)和中定义的编辑算 符结合。虽然这简化了编辑算符的使用，但它没有避免物理上非似真性和人工的基本问题。 中提出了采用在编辑进程的源侧和目标侧两侧上测得的反射率。这种算 法能传输来自一种材料的反射率数据以与第二种材料的空间反射分布匹配，允许以最小的 人力非常直观地进行编辑。虽然这种方法允许用非常详细的反射率数据来丰富稀疏地捕获 的表示（即使是单一图像），但是由于编辑的材料总是通过来自目标材料的反射样本来表 示，因而相反的方式是不可能的。 需要容易地并快速地开发一种模拟材料的合成外观，不仅"看起来很好"而且是物 理上似真的，以使产品设计者能够评估广泛的模拟材料，知道设计者从一系列材料选择的 任何材料对于制造真实世界的产品在物理上是似真的。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种经由使用计算机数字化生成表示具有物理上 似真的外观属性的模拟材料的合成外观的数据的改进方法。 本专利技术的一个更具体的目的是提供一种真实材料的可视化的改进方法，不需要对 所有待显示的个体材料单独测得的外观数据库，从而大大减少了预捕获数据的量。 本专利技术的另一个目的是提供一种改进的可视化方法，所述方法基于用于真实材料 的实际测得的BTF数据库，并且所述方法源于用于其他真实材料的对所述测得的BTF数据 库进行编辑或修正的BTF数据库，以便尽可能地与这些其他材料的外观特性匹配。 本专利技术的又一个目的是提供一种改进的可视化方法，其中用于真实参考材料的实 际测得的密集分布（populated)的BTF数据库由真实源材料的稀疏地捕获的反射率数据修 正，以生成与所述真实源材料的外观特性尽可能类似的修正BTF数据库。 本专利技术的又一个目的是提供一种改进的可视化方法，所述方法是直观的，并且通 过从真实源材料选择比如颜色和粗糙的（coarse)反射率特性这样简单的属性来产生物 理上似真的结果，并且所述方法将这些属性传输至所述参考材料的测得的密集分布的BTF。 由此，这些简单的属性应该是使用小型的、有成本效益的并且快速的测量装置可测量的。 根据本专利技术的方法可达到这些目的，所述方法由独立权利要求1的特征部分以最 通用的术语限定的。本专利技术的方法的有利的改进和实施方式是从属权利要求的主题。 用最通用的术语来说，本专利技术的方法包括以下步骤： (a)访问表示参考材料的测得的外观属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化生成表示模拟材料的合成外观的数据的方法，所述模拟材具有物理上似真的外观属性，所述合成外观基于物理上有形的参考材料和不同于所述参考材料的物理上有形的源材料的至少一个选定的外观属性值，所述方法包括以下步骤：(a)访问表示所述参考材料的测得的外观属性值的第一组数据，测得的外观属性是在所述参考材料上的多个位置处并且相对于每一个所述位置在多个照射方向或多个观察方向下测量的；(b)访问表示所述源材料的至少一个测得的外观属性值的第二组数据，其中所述源材料的外观属性包括在所述参考材料上测得的外观属性的至少之一但不是全部；以及(c)至少部分地基于来自与所述物理上有形的源材料关联的所述第二组数据的数据并至少部分地基于来自所述物理上有形的参考材料测得的属性的所述第一组数据且不同于所述第二组数据的数据，来确定表示所述模拟材料的所述合成外观的第三组数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·鲁姆普，M·S·埃伦斯，A·科尔布伦纳，F·拉米，B·弗里克，
申请(专利权)人：爱色丽瑞士公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH