一种体素模型贴图方法和基于该方法的体素模型贴图装置，包括：步骤S103：获得体素模型上像素位置的世界空间坐标在X轴、Y轴、Z轴上的投影UV坐标值；步骤S105：获得世界空间中像素位置的顶点法线向量与X轴、Y轴、Z轴的相似度；步骤S107：根据所述投影UV坐标值和所述相似度进行判断，获得输出的UV坐标值；步骤S109：对体素模型上所有像素位置重复上述步骤S103
【技术实现步骤摘要】
体素模型贴图方法和体素模型贴图装置
[0001]本专利技术涉及一种体素模型贴图方法和体素模型贴图装置。
技术介绍
[0002]随着硬件技术的发展，3D建模和3D渲染广泛用于工业设计、医学诊断、游戏等领域。3D建模主要技术有体素建模和多边形建模等方法。多边形建模是将物体表面划分为多边形而进行建模，该方法的缺点是只有空洞的外形，与现实真实的物体差距很大。体素建模优点是体素建模是由三维的小体积单元组成，具有一定的厚度、体积，因而更能体现真实的三维结构和性质。体素建模的缺点是渲染时，对引擎内存的占用较高，特别是颗粒划分越细占用越多，对渲染引擎的算力有较高占用。
[0003]在体素建模中，对物体进行体素化建模后，得到3D物体建模数据，可以使用材质数据对体素单元表面进行贴图，得到3D的体素单元贴图数据。贴图就是根据体素单元需要贴图的像素位置对应的坐标映射到UV坐标系中得到UV坐标的过程。在渲染引擎进行渲染时会使用上述信息进行体素渲染。
[0004]在计算机图形学中，上述贴图是使用图像、函数或其他数据源来改变物体表面外观的技术。通过将可能的光学模型作为投影函数运用于空间中的点 ，得到一组参数空间坐标，再使用一个或者多个映射函数将参数空间坐标转换到UV空间。上述的光学模型越复杂，效果越好，但对引擎的资源占用就越高。
[0005]在相关技术中，通常使用虚幻引擎的材质系统单独的渲染Shader，将一个贴图沿一个方向投影到三维空间中，形成一种贴花材质。主要原理就是将三维空间的位置，转换到二维UV空间，然后按UV空间位置，取贴图上对应点的颜色。但它只有一个投影轴，其它轴方向材质图案会拉伸，容易出现图像失真，如图9所示。
[0006]另一种相关技术中，在体素渲染场景中，一个体素模型是由多个大小相同材质相同的立方体组成的。由于每个方块都是同种材质，导致整块大模型材质不是平铺的，而是以多个重复图案组成的。使体素模型表现效果不好，由其是观察距离越远重复效果越明显。出现图像失真、图像质量差的问题。
[0007]在另一种相关技术中，体素渲染采用神经网络模型等复杂的模型，能获得较好的效果，但是这种方法计算过程复杂，特别当体素颗粒越小时，渲染场景复杂时，对渲染引擎的算力要求过高，从而限制了其更广泛的应用，一般用于医学、工业设计，而在视频直播、在线游戏等需要实时进行大量渲染的场景下很难推广使用。
[0008]例如，专利文献CN103927395A公开了一种游戏场景的转换方法，其特征在于，包括以下步骤：自所述游戏场景中导出若干种不同的场景元素的原始数据；设定期望的单元体素的边长，结合所述单元体素的边长，分别将若干种所述场景元素的原始数据转换为体素数据，所述体素数据在所述体素场景中表现为体素模块；根据所有所述场景元素的体素模块在所述游戏场景中的相对位置，拼接所有所述场景元素的体素模块，获得体素场景；在所述体素场景内裁剪获取目标对象的目标空间范围内的体素区域，将所述体素区域以三维张
量的形式作为神经网络的输入，以获取所述目标对象的空间特征。
[0009]上述相关技术中使用的方法，由于体素建模本身占用虚幻引擎的资源较多，又采用了复杂的算法模型，因此会造成计算量过大，输出卡顿等情况。
技术实现思路
[0010]本专利技术要解决的是相关技术中体素模型贴图出现的贴图时材质图案拉伸、材质图案重复，从而导致输出图像质量不佳的问题，同时避免过于复杂的算法对引擎资源的过量占用，提出一种能解决上述图像质量问题并且同时能节省渲染引擎资源的体素模型贴图方法。
[0011]针对上述存在的局限性，本专利技术提出了一种体素模型贴图方法，包括以下步骤：步骤S103：获得体素模型上像素位置的世界空间坐标在X轴、Y轴、Z轴方向的投影UV坐标值；步骤S105：求出世界空间中像素位置的顶点法线向量与X轴、Y轴、Z轴的相似度；步骤S107：根据所述投影UV坐标值和所述相似度进行判断，获得输出的UV坐标值；步骤S109：对体素模型上所有像素位置重复上述步骤S103
‑
S107。
[0012]进一步地：所述获得像素位置的世界空间坐标在X轴、Y轴、Z轴方向的投影UV坐标值的方法为：步骤S200：创建参数：XDistance、YDistance、ZDistance，为所述XDistance、所述YDistance、所述ZDistance设立初始值；步骤S201：计算X轴投影UV坐标值：将像素位置的世界空间坐标与所述XDistance相乘，取G通道值作为U坐标值，B通道值作为V坐标值；步骤S203：计算Y轴投影UV坐标值：将像素位置的世界空间坐标与所述YDistance相乘，取R通道值作为U坐标值，B通道值作为V坐标值；步骤S205：计算Z轴投影UV坐标值：将像素位置的世界空间坐标与所述ZDistance相乘，取R通道值作为U坐标值，G通道值作为V坐标值。
[0013]进一步地： 所述获得世界空间中像素位置的顶点法线向量与X轴、Y轴、Z轴的相似度的方法为：步骤S301：获取世界空间中像素位置的顶点法线向量的坐标，将其进行归一化得到单位法线向量；步骤S303：将单位法线向量与X轴向量 (1, 0, 0)计算点积，取其绝对值，获得所述顶点法线向量与X轴相似度；步骤S305：将单位法线向量与Y轴向量 (0, 1, 0)计算点积，取其绝对值，获得所述顶点法线向量与Y轴相似度；步骤S307：将单位法线向量与Z轴向量 (0, 0, 1)计算点积，取其绝对值，获得所述顶点法线向量与Z轴相似度。
[0014]进一步地：根据所述投影UV坐标值和所述相似度进行判断，获得输出的UV坐标值
的方法为：步骤S400：创建参数：相似度阈值，为所述相似度阈值设立初始值；步骤S401：如果所述顶点法线向量与Z轴相似度≥相似度阈值，取Z轴投影UV坐标值作为结果一；否则，取UV坐标默认值作为结果一；步骤S403：如果所述顶点法线向量与Y轴相似度≥相似度阈值，取Y轴投影UV坐标值作为结果二；否则，取结果一作为结果二；步骤S405：如果所述顶点法线向量与X轴相似度≥相似度阈值 取X轴投影UV坐标值作为结果三；否则，取结果二作为结果三；步骤S407：输出结果三。
[0015]进一步地：根据所述投影UV坐标值和所述相似度进行判断，获得输出的UV坐标值的方法为：步骤S500：创建参数：X轴相似度阈值、Y轴相似度阈值、Z轴相似度阈值，为所述X轴相似度阈值、所述Y轴相似度阈值、所述Z轴相似度阈值设立初始值；步骤S501：如果所述顶点法线向量与Z轴相似度≥Z轴相似度阈值，取Z轴投影UV坐标值作为结果一；否则，取UV坐标默认值作为结果一 ；步骤S503：如果所述顶点法线向量与Y轴相似度≥Y轴相似度阈值，取Y轴投影UV坐标值作为结果二；否则，取结果一作为结果二；步骤S505：如果所述顶点法线向量与X轴相似度≥X轴相似度阈值，取X轴投影UV坐标值作为结果三；否则，取结果二作为结果三；步骤S507：输出结果三。
[0016]一种体素模型贴图装置，包括：UV坐标值获本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种体素模型贴图方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S103：获得体素模型上像素位置的世界空间坐标在X轴、Y轴、Z轴方向的投影UV坐标值；步骤S105：获得世界空间中像素位置的顶点法线向量与X轴、Y轴、Z轴的相似度；步骤S107：根据所述投影UV坐标值和所述相似度进行判断，获得输出的UV坐标值；步骤S109：对体素模型上所有像素位置重复上述步骤S103
‑
S107。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述获得像素位置的世界空间坐标在X轴、Y轴、Z轴方向的投影UV坐标值的方法为：步骤S200：创建参数：XDistance、YDistance、ZDistance，为所述XDistance、所述YDistance、所述ZDistance设立初始值；步骤S201：计算X轴投影UV坐标值：将像素位置的世界空间坐标与所述XDistance相乘，取G通道值作为U坐标值，B通道值作为V坐标值；步骤S203：计算Y轴投影UV坐标值：将像素位置的世界空间坐标与所述YDistance相乘，取R通道值作为U坐标值，B通道值作为V坐标值；步骤S205：计算Z轴投影UV坐标值：将像素位置的世界空间坐标与所述ZDistance相乘，取R通道值作为U坐标值，G通道值作为V坐标值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述获得世界空间中像素位置的顶点法线向量与X轴、Y轴、Z轴的相似度的方法为：步骤S301：获取世界空间中像素位置的顶点法线向量的坐标，将其进行归一化得到单位法线向量；步骤S303：将单位法线向量与X轴向量 (1, 0, 0)计算点积，取其绝对值，获得所述顶点法线向量与X轴相似度；步骤S305：将单位法线向量与Y轴向量 (0, 1, 0)计算点积，取其绝对值，获得所述顶点法线向量与Y轴相似度；步骤S307：将单位法线向量与Z轴向量 (0, 0, 1)计算点积，取其绝对值，获得所述顶点法线向量与Z轴相似度。4.如权利要求1
‑
3其中之一所述的方法，其特征在于：根据所述投影UV坐标值和所述相似度进行判断，获得输出的UV坐标值的方法为：步骤S400：创建参数：相似度阈值，为所述相似度阈值设立初始值；步骤S401：如果所述顶点法线向量与Z轴相似度≥相似度阈值，取Z轴投影UV坐标值作为结果一；否则，取UV坐标默认值作为结果一；步骤S403：如果所述顶点法线向量与Y轴相似度≥相似度阈值，取Y轴投影UV坐标值作为结果二；否则，取结果一作为结...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙华庆，贾宏伟，郭建君，
申请(专利权)人：北京蔚领时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。