[发明专利]基于微外观模型的织物真实感外观渲染系统及方法

权利要求书

1.一种基于微外观模型的织物真实感外观渲染系统，其特征在于包括：

织物样本体素模型生成模块，通过微观CT，核磁共振或超声波扫描得到的织物样本体素模型，或通过过程式方法生成织物样本体素模型；

织物模型构建模块，负责根据织物样本，经过体素处理算法计算纤维方向信息以及去噪，然后结合实际采集的织物照片，利用外观匹配算法估计出外观模型的光学参数，最终重建出织物样本的三维模型；

织物模型合成模块，负责把织物样本的三维模型合成为大的织物的三维模型，其中，织物模型合成模块包括样本一致合成子模块和编织设计合成子模块，样本一致合成子模块，采用基于图像缝合的织物密度立体合成方法，合成出与样本花样一致的织物模型，编织设计子模块采用基于样例的合成方法，通过利用预先处理好的有限编织织物样本数据库，支持按照设计合成多种编织织物；

体纹理映射模块，通过输入织物的微观体素模型和外观模型，基于物理的渲染，可得到被扫描的织物样本图片，渲染出的织物样本图片和织物样本体素模型有着对应关系，接着通过图像缝合的方法，可把该织物样本图片合成为不同大小的织物图片，因此，可通过上述的对应关系，反向合成不同大小的织物三维体素模型，合成阶段得到的体素数据是一块平整的织物，通过采用体纹理映射方法壳映射将合成后的织物体素三维数据映射到任意网格曲面上，以渲染出各种形式的织物；

渲染模块，负责把整个大织物三维模型渲染出来。

2.一种基于微外观模型的织物真实感外观渲染方法，其特征在于包括以下步骤：

系统输入，织物通过微观CT、核磁共振或超声波扫描得到织物样本体素模型或过程式产生的织物样本体素模型；

织物外观模型的构建，通过结合织物样本体素模型和织物照片自动构建织物外观模型；

织物模型合成，采用基于图像缝合的织物三维模型合成方法，合成出与织物样本花样一致的大织物模型；采用基于样例的合成方法，通过利用预先处理好的有限编织织物样本数据库，按照设计合成多种编织花纹的大织物模型；

体纹理映射，输入织物的微观体素模型和外观模型，通过基于物理的渲染，可得到被扫描的织物样本图片，渲染出的织物样本图片和织物样本体素模型有着对应关系，接着通过图像缝合的方法，可把该织物样本图片合成为不同大小的织物图片，因此，可通过上述的对应关系，反向合成不同大小的织物三维体素模型，合成阶段得到的体素数据是一块平整的织物，通过采用体纹理映射方法将大织物体素三维模型映射到任意网格曲面上，以渲染出各种形式的织物；

织物渲染，采用各向异性辐射传递方程对织物的光学模型建模,采用蒙特卡罗路径追踪算法对之前处理得到的映射后的织物模型进行渲染，输出高质量外观的织物图片。

3.根据权利要求2所述的基于微外观模型的织物真实感外观渲染方法，其特征在于织物模型的构建包括以下步骤：

输入织物样本体素模型，首先经过体素处理算法计算纤维方向信息以及去噪，然后结合实际采集的织物照片，利用外观匹配算法估计出外观模型的光学参数，最终可获得用于织物真实感渲染的织物外观模型。