[发明专利]一种基于生成对抗网络的模型纹理生成方法

说明书

本发明公开了一种基于生成对抗网络的模型纹理生成方法。本发明包括如下步骤：(1)对输入的模型，即无纹理贴图的三维模型，根据给定的采样规则，从多个视角获取模型的采样图片；(2)对采样图片做边缘检测处理，将采样图转化为线框图；(3)搭建并训练生成彩色纹理的生成对抗网络，然后将线框图作为网络的输入，通过生成对抗网络的处理，输出彩色纹理图；(4)将网络输出的多张彩色纹理图映射到原模型上，实现纹理着色，获得具有纹理贴图的三维模型。本发明通过搭建并训练基于深度卷积的生成对抗网络的方法，即可实现纹理图片的生成，提升了纹理贴图的制作效率，节约了成本，同时也统一了纹理生成的环境因素，保证最后纹理着色的一致性。

技术领域

本发明属于计算机图形学技术领域，具体涉及一种基于生成对抗网络的模型纹理生成方法。

背景技术

模型纹理在三维模型制作领域中有着举足轻重的地位。三维模型是由许多三角形面片组合而成，但是这些三角形面片本身没有颜色数值。如果想要三维模型表面拥有色彩感和凹凸感，则必须制作纹理贴图，通过特定的方式将其映射到模型表面，从而让模型拥有更加逼真的视觉效果。因此，一个模型的逼真细腻程度取决于其纹理的精细度。

目前，模型纹理的主要制作方法是由美术工程师先对模型进行UV展开，设置好纹理布局，再使用专业的数码绘图软件手工绘制相应的纹理图案。纹理最终的显示效果好坏完全取决于美术工程师的专业素养和能力。随着渲染技术的提升，纹理的精细度要求不断增加。这不仅增加了绘制纹理的时间成本，也大大提高了纹理制作的专业门槛，加大了人力物力成本。

还有一种模型纹理的生成方法，是通过现实拍照采样获得纹理图片，再合成到三维模型上。然而通过这种方法获得纹理图片会受到现实光照条件的影响，不用的采样环境和采样位置会导致纹理图片的光照方式不用，从而使得最后纹理着色时不同纹理的色差较大，同时纹理边界处会有叠色和裂纹的现象。

针对这种情况，本发明提出一种基于生成对抗网络的模型纹理生成方法。通过大量真实图片训练，由生成对抗网络快速生成纹理图片。所得的纹理图片真实度无限逼近真实图片，保证了纹理极强的真实感和极高的精细度。这大大降低了模型纹理的制作门槛，纹理制作人员无需较高的美术素养也能制作出精美的模型纹理。同时，由于是在虚拟环境下生成，可以控制统一的光照条件，保证每张纹理图片的一致性，使模型的纹理不会产生割裂感。相对于传统的手工制作和现实采样，这种方法极大的提高了纹理的制作效率，降低了制作成本，同时具有良好的显示效果。

发明内容

针对现有的纹理制作流程所存在的上述缺陷，本发明提出一种基于生成对抗网络的模型纹理生成方法，利用训练好的生成对抗网络快速生成高质量的纹理图片，极大了节约了时间成本，降低了制作门槛。

一种基于生成对抗网络的模型纹理生成方法，包括如下步骤：

步骤(1)对输入的无纹理贴图的三维模型，根据给定的采样规则，从多个视角获取模型的采样图；

步骤(2)对步骤(1)中的采样图做边缘检测处理，将采样图转化为线框图；

步骤(3)搭建并训练生成彩色纹理的生成对抗网络，然后将步骤(2)中的线框图作为网络的输入，通过生成对抗网络的处理，输出彩色纹理图；

步骤(4)将步骤(3)中的多张彩色纹理图映射到原三维模型上，实现纹理着色，获得具有纹理贴图的三维模型。

所述的步骤(1)中，对输入的无纹理贴图的三维模型，根据给定的采样规则，从多个视角获取模型的采样图，具体包括如下步骤：

1-1.通过设置模型的坐标，将模型的中心位置移动到虚拟世界的坐标原点，

1-2.设置相机的初始位置、镜头朝向和视口大小，获取投影矩阵；

1-3.根据设定的多个采样点，依次进行模型采样，具体的：