古建筑大面积多样化纹理生成研究

摘要

由于自然因素和人为因素的影响，我国古建筑已受到了严重的破坏。为了平衡旅游经济的发展和文化保护的要求，通过对古建筑的虚拟三维建模来模拟其真实场景已经得到了广泛应用。纹理作为虚拟建模中丰富三维场景多样性、提高场景真实性的重要手段，对其的相关研究已非常深入。其中纹理合成技术已经取得了较好的效果。但由于纹理合成相关算法的复杂性，合成大面积纹理时效率较低，因此在实际三维建模时仍然采用传统的重复纹理贴图技术，用一张纹理重复平铺成大面积的纹理，但效果较为单调，且无法展现古建筑中外墙、地面等普遍存在的诸如裂纹、表面石灰脱落之类的旧化特点。如何能快速生成古建筑大面积多样化纹理，且充分展现其古老特色，是一个值得关注的问题。
　　本文针对古建筑大面积多样化纹理的生成，将传统的重复纹理贴图技术与基于样图的纹理合成技术有效的结合在一起，完成了如下几个方面的工作：
　　(1)对基于样图的纹理合成技术展开了初步调研；深入研究了过程纹理中常用的PerlinNoise噪声函数，将其应用于基于样图的纹理合成技术中，平滑了双样图的合成结果；在此基础上，对PerlinNoise添加扰动，模拟生成了纹理裂纹效果，贴合了古建筑陈旧的古老特色。
　　(2)在对带约束的多样图纹理合成技术调研的基础上，提出了本文的基于随机噪声区域约束的多样图纹理合成方法，将在源纹理图中随机撤点拟合而成的闭合曲线作为噪声区域，基于噪声区域的约束，利用PerlinNoise应用于基于样图的纹理合成的方法对源纹理图和噪声纹理图进行合成，丰富源纹理的多样性，展现古建筑中墙灰脱落、苔藓印迹等陈旧特点。
　　(3)提出了快速生成大面积多样化纹理的方法。对源纹理编码，生成一组每个都有其唯一编码规则的样图实例，利用基于随机噪声区域约束的多样图纹理合成方法，将样图实例和噪声纹理进行合成，丰富其多样性，通过这些样图实例利用传统的无缝拼接技术可以生成任意大面积多样化纹理。根据古建筑的构成部分和纹理特色，建立特色纹理库，并进一步建立原型系统，将上述研究结合在一起，可以快速生成三维古建筑场景中的大面积多样化纹理。

目录

文摘

英文文摘

致谢

图表目录

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 相关概念

1.2.1 纹理

1.2.2 纹理合成

1.3 国内外研究现状

1.3.1 工程应用领域上的纹理生成方法

1.3.2 学术领域上的纹理合成研究

1.3.3 纹理库的研究

1.4 研究内容与组织结构

1.4.1 研究内容

1.4.2 组织结构

第二章 PERLINNOISE在基于样图的纹理合成中的应用

2.1 基于样图的纹理合成研究概述

2.1.1 单样图的纹理合成

2.1.2 多样图的纹理混合合成

2.2 PERLINNOISE算法概述

2.2.1 构建过程和相关概念

2.2.2 PerlinNoise生成算法

2.3 PERLINNOISE的应用

2.3.1 基于双样图的纹理合成

2.3.2 展现古建筑纹理古老特色

2.4 本章小结

第三章 随机噪声区域约束下的纹理合成

3.1 带约束的多样图纹理合成概述

3.2 随机噪声区域的生成

3.2.1 闭合曲线的拟合

3.2.2 纹理图中的噪声区域生成

3.3 基于噪声区域约束下的纹理合成

3.3.1 算法描述

3.3.2 应用实例

3.4 本章小结

第四章 古建筑场景中随机多样化大面积纹理生成

4.1 WANG TILES纹理合成思想

4.2 编码原理

4.3 基于编码的快速生成大面积多样化纹理方法

4.3.1 基于编码的多样化纹理生成

4.3.2 无缝随机拼接大面积纹理

4.4 古建筑大面积多样化纹理研究

4.4.1 纹理库

4.4.2 原型系统

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文的工作总结

5.2 论文的工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作

攻读硕士学位期间获得的荣誉