[发明专利]用于处理三维场景的几何图像的方法和设备

说明书

技术领域

本公开涉及处理3D场景的一个或多个几何图像以及从相关联的几何图像重建3D场景的领域。本公开还在计算机生成图像(CGI或3D-CGI)几何处理和建模的背景下进行理解。

背景技术

根据背景技术，已知用网格数据结构表示3D场景。开发并优化了多种网格数据结构用于GPU使用。诸如半边缘数据表示、四叉树、八叉树、BVH等数据结构针对高效地对三角形信息进行编码。虽然这样的传统的方法允许存储网格的每个三角形，但是对于产生和使用，其比基于纹理的方法更复杂。在这后一类的数据结构中，网格信息被编码为使用着色器(shader)在GPU上易于访问的经典纹理。

在基于纹理的方法中，Gu等人在“Geometry images”(ACM Transactions on Graphics(TOG)，第21卷，第355-361页，ACM，2002年)中引入了几何图像。从网格开始，首先计算表面参数化，使得网格在拓扑上等同于盘(disk)。然后，通过使用uv参数化而不是顶点位置将网格呈现为纹理来生成几何图像。结果是其中每个像素包含一个经插值的顶点位置值的网格的扁平纹理表示。还可以根据像素值存储诸如法线和纹理坐标等其他信息。然后，该几何图像可以用于近似地重建初始网格。

Sanders等人在“Multi-chart geometry images”(processings of 2003Eurographics/ACM SIGGRAPH symposium on Geometry processings，第146-155页，Euro-graphics Association，2003年)中将该工作扩展为多图表几何图像，以限制Gu等人引入的失真。为了做到这一点，在网格上找到多个切割(cut)以提取各种独立参数化的图表。然后，通过图表放置算法使图表分布于整个纹理上。最后，在第一遍中应用经典的几何图像呈现，以产生多图表几何图像。因为两个邻近的图表的边界上的光栅化可能对每个图表给出不同的值，所以它们应用边界拉合算法(border zippering algorithm)。该算法避免裂缝并且确保在图表边界处的连续性。在第二遍中，在每个图表周围创建一个像素的大边界，以迫使相邻图表共享完全相同的边界。获得更好的重建，使失真伪像最小化。

几何图像已经被用于GPU上的网格的高效光线跟踪，证明该结构适合于GPU。然而，虽然基于多图表几何图像的重建由于边界拉合是无缝的，但是几何图像的每个图表都与其近邻无关。该表示不允许在运行时地从一个图表跳到另一个图表。例如，在几何图像的源图表的边界像素上，不存在在目的地图表中发现其近邻的解决方案。虽然几何图像对于快速GPU访问是良好的网格数据结构，但是由于图表总是独立的，所以不可能使用这样的表示在对象周围任意地移动。

发明内容

本公开的目的是克服背景技术中的这些不足中的至少一项。

更具体地，本公开的目的是将几何图像的图表相互链接。

本公开涉及一种处理几何图像的方法，几何图像从与3D场景相关联的网格产生，几何图像包含第一图表和至少一个第二图表，每个第一和第二图表表示3D场景的一部分。该方法对于与形成第一图表的边界的第一图表的像素不同的第一图表的至少一个当前像素，包含以下步骤：

-从与至少一个当前像素相关联的网格坐标和与第一像素相关联的网格坐标计算参考方向，第一像素对应于沿着具有至少一个当前像素作为原点的确定方向所在的第一图表的边界的像素；

-比较参考方向与一组候选方向，每个候选方向从与至少一个当前像素相关联的网格坐标和与第一像素的邻域的一个像素相关联的间接网格坐标来计算，间接网格坐标对应于与第一像素的邻域的像素相对应的至少一个第二图表的边界的像素的网格坐标；以及

-根据比较结果选择至少一个第二图表的边界的像素。

根据具体特征，用于计算候选方向的第一像素的邻域的像素属于第一图表的边界。

有利地，用于计算候选方向的第一像素的邻域的像素在第一图表的边界的外部，并且邻近所选择的像素。

根据具体特征，对应于第一像素的邻域的像素的至少一个第二图表的边界的像素通过比较第一像素的邻域的像素的网格坐标和至少一个第二图表的边界的多个像素的网格坐标来确定，所确定的至少一个第二图表的边界的像素是使其网格坐标与第一像素的邻域的像素的网格坐标之间的差异最小的像素。