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专利号: 2018108117558
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-02-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于包括如下步骤:S100、模型预处理:预设映射角度后,将输入的原始三维人像模型转化为2.5D高度场模型,并对2.5D高度场模型进行法向细节增强;

S200、高度场生成及优化:对2.5D高度场模型进行线性压缩,生成初始人像浅浮雕,并对初始人像浅浮雕进行高度场细节恢复和优化;

S300、高度场局部编辑:将初始人像浅浮雕划分为多个不同区域、并计算每个区域的厚度缩放因子,基于上述厚度缩放因子对初始人像浅浮雕进行分区域多尺度缩放。

2.根据权利要求1所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S100中,预设映射角度后,将原始三维人像模型中不可见网格剔除,并通过规则采样将原始三维人像模型转化为2.5D高度场模型。

3.根据权利要求1或2所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S100中通过拉普拉斯光顺算法对2.5D高度场模型多次进行法向滤波,以实现对2.5D高度场模型进行高度场法向细节增强。

4.根据权利要求1所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S200中,对

2.5D高度场模型进行归一化线性压缩,生成初始人像浅浮雕,初始人像浅浮雕表示为:d'=α(d-dmin)/(dmax-dmin)

其中,dmax表示2.5D高度场模型的最大高度;dmin表示2.5D高度场模型的最小高度;α表示比例压缩因子。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S200中,通过对初始人像浅浮雕进行双拉普拉斯网格优化以实现对初始人像浅浮雕进行高度场细节恢复和优化。包括:基于2.5D高度场模型法向相似和高度相似的原则,以2.5D高度场模型的增强法向为输入,通过基于高度场约束的双拉普拉斯网格变形方法对2.5D高度场模型重建高度场;上述2.5D高度场模型的增强法向为对2.5D高度场模型进行法向细节增强后的

2.5D高度场模型的顶点法向。

6.根据权利要求5所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S200中对初始人像浅浮雕进行双拉普拉斯网格优化,包括如下步骤:S221、构建能量优化方程,能量优化方程为:

其中,▽dk表示初始人像浅浮雕的曲面高度梯度,di表示优化后人像浅浮雕的顶点高度,gi表示2.5D高度场模型的顶点梯度,d′i表示优化后初始人像浅浮雕的顶点高度,μ表示能量平衡因子;

S222、对上述能量优化方程中的第一项 增加变形权重,并将上述能量优化方程转化为稀疏线性系统,稀疏线性系统方程为:(W·L+μ·E)·d=W·b+μ·E·d'

其中,L表示初始人像浅浮雕网格顶点的拉普拉斯矩阵,d表示优化后人像浅浮雕的顶点高度向量,d'表示初始人像浅浮雕的顶点高度向量,b表示预估顶点散度向量,E表示单位矩阵,W表示控制变形权重的对角矩阵,对角矩阵中的权因子表示为:其中,nzi为2.5D高度场模型的光顺法向z分量,γ表示网格顶点的整体变形权重;

S223、设定L'=W·L+μ·E为更新后的拉普拉斯矩阵,基于更新后的拉普拉斯矩阵对线性稀疏系统方程进行变换,得到:L'2·d=L'·(W·b+μ·E·d')

其中,L'2表示初始人像浅浮雕网格顶点的双拉普拉斯矩阵。

7.根据权利要求1所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S300中通过双拉普拉斯插值法构建每个区域的厚度缩放因子。

8.根据权利要求1、2、4或7所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S300包括如下步骤:S310、将初始人像浅浮雕划分为三个不同区域,分别为头部区域、身体区域和位于头部区域和身体区域之间的过渡区域;

S320、通过双拉普拉斯插值算法计算每个区域的厚度缩放因子,包括如下步骤:头部区域的厚度缩放因子β1为:β1=h2/h1;

身体区域的厚度缩放因子β2为:β2∈[0.5,1.0];

通过双拉普拉斯插值算法计算过渡区域的厚度缩放因子X,过渡区域的厚度缩放因子X的计算公式为:L2X=0

其中,h1为头部区域的最大高度,头部区域的最小高度为0,h2为身体区域的最大高度,身体区域的最小高度为0,L2为优化后人像浅浮雕的双拉普拉斯矩阵。

9.根据权利要求1、2或4所述的一种2.5D人像浅浮雕建模方法,其特征在于步骤S300中,将每个区域的厚度缩放因子和与其对应的区域的顶点高度相乘,以实现对初始人像浅浮雕进行分区域多尺度缩放,得到厚度编辑后的人像浮雕高度场。

10.一种2.5D人像浅浮雕建模系统,其特征在于包括模型预处理模块、高度场生成及优化模块、高度场局部编辑模块,模型预处理模块为具有如下功能的模块:能够支持用户预设映射角度,能够自动将原始三维人像模型转化为2.5D高度场模型,能够对2.5D高度场模型进行法向细节增强;

高度场生成及优化模块为具有如下功能的模块:能够导入2.5D高度场模型,能够对

2.5D高度场模型进行线性压缩生成初始人像浅浮雕,并能够对初始人像浅浮雕进行高度场细节恢复和优化;

高度场局部编辑模块为具有如下功能的模块:能够导入初始人像浅浮雕,能够将初始人像浅浮雕划分为多个不同区域、并计算每个区域的厚度缩放因子,并能够基于上述厚度缩放因子对初始人像浅浮雕进行分区域多尺度缩放。