纹理内插制造技术

本公开涉及一种用于生成汽车部件上的涂层的数字表示的方法。该方法为渲染汽车油漆闪光提供了改进的纹理混合。本公开还涉及相应计算机系统。算机系统。算机系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纹理内插


[0001]本公开涉及一种用于生成汽车部件上的涂层的数字表示的方法。该方法为渲染汽车油漆闪光(paint sparkle)提供了改进的纹理混合。本公开还涉及相应计算机系统。

技术介绍

[0002]当前汽车油漆颜色设计过程基于应用于最常见的小平板的汽车油漆的物理样本。仅利用物理样本工作具有若干缺点。涂装样本昂贵并且花费时间。另外，由于成本，仅涂装小平板，并且从小样本推断涂层在不同三维形状(例如，车身)或不同灯光设置中看起来如何是困难的。汽车油漆常常被选择为具有角度明显(gonioapparent)效果的效果颜色，特别地由干涉和/或金属颜料(诸如金属片状颜料)或特殊效果片状颜料(诸如珠光片状颜料)引起的效果。
[0003]使用汽车油漆的外观的数字模型，在任意光照条件下，计算机产生应用于任意形状的汽车油漆的图像是可能的。双向纹理函数(BTF)表示也可以捕获汽车油漆的空间变化外观(诸如闪光)的这样的数字模型。基于应用于对象的汽车油漆的计算机产生的图像，虚拟地评估汽车油漆的颜色的特征是可能的。
[0004]BTF是作为观看和照明方向(即，观看和照明角度)的函数的纹理外观的表示。BTF通常通过在可能的观看和照明方向的半球的采样处对表面进行成像来捕获。BTF测量结果是图像的集合。BTF是6维函数。(Dana、Kristin J.、Bram van Ginneken、Shree K.Nayar、和Jan J.Koenderink.“Reflectance and Texture of Real
‑<br/>World Surfaces(现实世界表面的反射和纹理)”.ACM Transactions on Graphics 18，第1号(1999年1月1日)：1
–
34.https://doi.org/10.1145/300776.300778.)
[0005]PCT/EP2020/058444公开了一种用于生成对象的双向纹理函数(BTF)的方法。该方法包括：使用基于相机的测量设备，测量用于对象的初始BTF，使用分光光度计针对预先给定数量的不同测量几何构造(geometry)，捕获用于对象的光谱反射数据，以及使初始BTF适配于捕获的光谱反射数据以获得优化的BTF。
[0006]EP20182808.4公开了一种用于喷漆汽车部件的可视化的过程。该过程基于油漆的双向纹理函数(BTF)的测量和优化以及随后使用渲染软件对油漆在3D对象上的外观的模拟。BTF还包括纹理图像，纹理图像表示油漆效果颜料针对不同观看和照明几何构造的闪光。自然地，为所有可能的观察和照明方向捕获和存储闪光图像是不可能的。在渲染期间，当评估BTF时，因此需要从最近记录的相邻几何构造的闪光图像中内插(interpolate)给定几何构造的闪光图像。使用了线性内插，这导致稀疏闪光点的强度的强烈降低，以及因此降低的对比度和深度。因此，渲染的闪光缺乏对比度和深度，并且在变化的观察或照明条件下闪光点的动态是不合理的。此外，在闪光中可以观察到降低对比度的类似光晕(halo
‑
like)的伪影。
[0007]本公开的目的是提供一种用于生成汽车油漆的闪光的更真实和合理的数字表示以及具有效果颜料涂层的汽车部件的更真实的可视化的方法。

技术实现思路

[0008]本公开提供了用于生成汽车部件上的涂层的数字表示的方法以及分别实现该方法的计算机系统，其具有独立权利要求的特征。在从属权利要求中和在说明书中描述了要求保护的方法和系统的进一步的特征和实施例。
[0009]该方法为渲染汽车油漆闪光使用了改进的纹理混合。取代线性内插函数，使用以随机转变点为中心的平滑阶跃函数来内插来自相邻纹理图像的像素值。以这种方式，内插直方图以及因此对比度得以保留。另外，在改变的观察和照明条件下，涂层表面的闪光动态被渲染得更逼真。
[0010]详细描述
[0011]根据本公开，汽车油漆的双向纹理函数(BTF)用于渲染涂覆有汽车油漆的对象的表示，其在对象的给定照明下准确再现对象的光学外观，特别是颜色和颜色效果。
[0012]在本公开的上下文中，术语“渲染”用于描述借助于计算机程序生成对象的照片级真实感(photorealistic)图像的自动过程。
[0013]本公开提供一种用于生成涂覆有包括效果颜料的油漆的汽车部件的数字表示的方法。方法包括使用油漆的双向纹理函数(BTF)，其包括多个纹理图像，该纹理图像表示油漆效果颜料针对不同观看和照明方向的闪光，以用于使用渲染软件模拟油漆在3D对象上的外观。在本公开的方法中，使用在随机转变点t
n
周围具有宽度w的间隔中的平滑阶跃函数来内插多个纹理图像之间的局部坐标x*处的像素值。在该公式中，x
+
对应于具有宽度w的间隔和转变点t
n
的坐标变换，其取决于描述稍后描述的局部坐标θ
i*
或θ
h*
的参数x*。
[0014]为了正确反映对象的纹理，BTF包括取决于照明和观察角度以及方向(“几何构造”)的空间纹理图像的表。由于为所有可能的观察和照明方向(几何构造)捕获和存储闪光图像是不可能的，因此需要在渲染期间从最近记录的相邻几何构造的闪光图像中内插给定几何构造的闪光图像。
[0015]为了保留内插纹理图像的对比度，开发了一种新的内插方案。取代使用线性内插函数，使用以随机转变点为中心的平滑阶跃函数来内插来自相邻纹理图像的像素值。平滑阶跃是一系列S形内插和钳位函数(clamping function)。函数取决于三个参数，即输入x、“左边缘”和“右边缘”，假设左边缘小于右边缘。函数接收实数x作为自变量(argument)，如果x小于或等于左边缘，则返回0，如果x大于或等于右边缘，则返回1，并且否则使用Hermite多项式在0和1之间平滑内插。平滑阶跃函数的梯度在两个边缘处是零。这对于使用平滑阶跃对每个段进行内插而不是使用更复杂或昂贵的内插技术来创建一系列过渡是方便的。平滑阶跃函数可用于描述跨给定参数间隔从一个值到另一个值的过渡。在本公开的方法中，选择具有远小于两个几何构造之间的距离的固定宽度并且以某个转变点为中心的间隔。
[0016]间隔宽度w将在先前列出的平滑阶跃函数S1(x)的上下文中理解，并确定两个相邻纹理图像的像素强度之间的转变发生多么快速。w＝0的值导致像素强度之间的突然转变。w＝1的值导致缓慢转变，其中像素强度跨相邻纹理图像之间的整个距离进行内插。
[0017]w的适合值应保留内插图像的对比度，并在像素强度之间创建合理的转变。可以通过改变w的值、用改变的w的值对图像进行内插用于改变照明和观察条件、以及观察内插图
像中的像素强度之间的对比度和转变来实验上标识这样的值。根据本专利技术的特别优选实施例，使用w＝0.05的值。对于w&gt;0.05的值，必须为纹理图像的更多像素内插像素值，这再次减小内插图像的对比度。对于w&lt;0.05的值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成涂覆有包括效果颜料的油漆的汽车部件的数字表示的方法，所述方法包括：使用所述油漆的双向纹理函数BTF，所述函数包括多个纹理图像，所述纹理图像表示油漆的效果颜料针对不同观看和照明方向的闪光，以用于使用渲染软件来模拟所述油漆在3D对象上的外观，其特征在于，在随机转变点t
n
周围具有宽度w的间隔中的平滑阶跃函数用于对在所述多个纹理图像之间的局部坐标x*处的像素强度进行内插。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述纹理图像中的每个像素，在所述间隔[w/2，1
‑
w/2]中随机选择一次所述转变点t
n
。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述平滑阶跃函数采用以下形式：S1(x，y)＝S1(x)
·
S1(y)4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据以下计算所内插的像素强度：其中，是具有局部坐标的像素的所内插的强度；是在局部坐标θ
n+
处的所述平滑阶跃函数的值；I
ab
(x)是在像素位置x处的相邻纹理图像ab的所述像素强度的值。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述纹理图像是sRGB纹理图像。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，通过至少包括以下步骤的方法生成所述BTF：
‑
使用基于相机的测量设备来测量所述油漆的初始BTF，
‑
使用分光光度计，针对预先给定数量的不同测量几何构造来捕获用于所述油漆的光谱反射数据，
‑
使所述初始BTF适配于所捕获的光谱反射数据，因此，获得优化的BTF。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于相机的测量设备以不同视角、以不同照明角度、针对不同照明颜色、和/或针对不同曝光时间来创建所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：