[发明专利]一种基于纹理样图的循环纹理设计方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机图像处理领域，可以应用于计算机游戏、计算机动画、计算机图形学、虚拟现实和数字媒体等领域，尤其涉及一种基于纹理样图的循环纹理的设计方法。

背景技术

纹理设计在动漫、游戏业中的应用需求非常广泛。基于纹理样图的纹理合成是近几年迅速发展起来的一种新的纹理合成技术，它基于给定的小区域纹理样图合成视觉上相似而连续的大纹理。在现有的非参数化纹理合成方法中(参见：Kwatra，V.，，A.，Essa，I.，Turk，G.，Bobick，A.：Graphcut textures：image and video synthesis using graph cuts.ACMTransactions on Graphics，2003，22(3)，277-286)，往往强制使用一个周期性的边界条件，从输入的纹理样图中搜索出候选纹理样图块。循环纹理是一种前后左右四个方向拼接都不会出现裂缝的一种纹理。动画、游戏和虚拟现实等行业中的场景通常较大，为了加快绘制速度和减少纹理所占的内存空间，使用循环纹理是一种常用的方法。尽管循环纹理可由美工来尽心设计，但如何从一张现实世界中拍摄的纹理样图来设计循环纹理还没有现成的方法和工具。

发明内容

本发明提供了一种基于纹理样图的循环纹理的设计方法，该方法实现了直接利用纹理样图设计循环纹理。

一种基于纹理样图的循环纹理的设计方法包括四个步骤：输入纹理样图；在水平方向对纹理样图进行首尾卷叠，并利用图切割方法求解最佳缝合线，得到水平方向的循环纹理；在垂直方向对水平方向的循环纹理进行首尾卷叠，并利用图切割方法求解最佳缝合线，得到垂直方向的循环纹理；输出循环纹理。

本发明所输入的纹理样图可以是现实世界拍摄的图像，也可以是软件设计的图像。

本发明所述的在水平方向对纹理样图进行首尾卷叠，并利用图切割方法进行缝合，得到水平方向的循环纹理的方法如下：

在水平方向将纹理样图分为两块纹理面片A和B，再将两块纹理面片在水平方向重新排列，使两块纹理面片的水平方向的首尾边缘进行重叠，纹理面片A和纹理面片B重叠的区域的宽度为J，建立纹理面片A和纹理面片B的带权有向图；设E和F分别为带权有向图的源点和汇点，源点E和汇点F分别向纹理面片A和B的重叠区域内的象素发出t-连接的弧，纹理面片A和B重叠区域内的象素向四个邻域象素发出n-连接的弧，t-连接的弧的权值大小为∞；根据纹理面片A和纹理面片B的带权有向图由源点向汇点进行所有路径的遍历，得到能量函数最小的路径，即纹理面片A和B的水平方向的最佳缝合线，即得到了水平方向的循环纹理。

本发明所述的在垂直方向对水平方向的循环纹理进行首尾卷叠，并利用图切割方法进行缝合，得到垂直方向的循环纹理的方法如下：

在垂直方向将水平方向的循环纹理分为两块纹理面片C和D，再将两块纹理面片在垂直方向重新排列，使两块纹理面片的垂直方向的首尾边缘进行重叠，纹理面片A和纹理面片B重叠的区域的宽度为K，建立纹理面片C和D的带权有向图；设G和H分别为带权有向图的源点和汇点，源点G和汇点H分别向纹理面片C和D的重叠区域内的象素发出t-连接的弧，纹理面片C和D重叠区域内的象素向四个邻域象素发出n-连接的弧，t-连接的弧的权值大小为∞；根据纹理面片C和纹理面片D的带权有向图由源点向汇点进行所有路径的遍历，得到能量函数最小的路径，即纹理面片C和D的水平方向的最佳缝合线，即得到了垂直方向的循环纹理，即纹理样图的最终的循环纹理。

本发明方法通过在水平和垂直两个方向对纹理样图进行卷叠，并利用图切割方法求解最佳缝合线，得到流畅的循环纹理。本发明方法简单方便、费用廉价、控制精确，用户可以根据自己的需求设计循环纹理的大小，实现了直接利用纹理样图设计循环纹理。

附图说明

图1是本发明的技术方案流程图；

图2(a)是水平方向纹理重叠区域缝合线示意图；

图2(b)是水平方向纹理重叠区域带权有向图及最小切割示意图；

图3(a)是垂直方向纹理重叠区域缝合线示意图；

图3(b)是垂直方向纹理重叠区域带权有向图及最小切割示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于纹理样图的循环纹理的设计方法的实施例进行详细说明。