[发明专利]一种实时材质编辑方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时材质编辑方法与系统，属于计算机图像处理领域。

背景技术

基于材质图像信息生成材质贴图，在数字重建、游戏制作、影视动画等领域广泛应用。基于单幅图像的材质贴图生成方法具有图像获取方便、操作简单等优点，常见软件包括CrazyBump、Allegorithmic Substance等。此类软件通常采用一键式贴图生成方法，即系统根据用户输入的单张图像自动生成一套材质贴图。但为了获得满足用户需求的高质量材质渲染效果，需要用户根据经验逐一修改每张材质贴图，一般需要几个小时或更长时间。

发明内容

本发明提出了一种实时材质编辑方法与系统，用户仅需交互调节系统提供的三个参数：镜面反射系数、法向系数、高光系数，便可生成高质量的材质贴图。

本发明的技术方案包括一种实时材质编辑方法，其特征在于，该方法包括：S1，输入的原始图，该原始图为单幅样本材质图像；S2，对原始图的漫反射系数图、镜面放射系数图、法向图、高光图进行初始化计算和生成；S3，根据用户输入的参数，生成材质贴图，其中所输入的参数包括镜面反射系数、法向系数、高光系数。

根据所述的实时材质编辑方法，所述步骤S2还包括：S201，基于YUV颜色空间明亮度对单幅样本材质图像进行高光分离，读取镜面反射系数，计算生成得到原始明暗图、原始颜色图镜面反射图；S202，使用标准差将原始图像空间明亮度处理为标准正态分布，读取法向系数，计算并生成法向图；S203，基于YUV颜色空间明亮度，读取高光系数，计算并生成高光图；S204，计算镜面反射系数图在像素点对应的值，进一步计算并生成镜面反射系数；S205，计算漫反射系数图在像素点对应的值，进一步计算并生成漫反射系数。

根据所述的实时材质编辑方法，所述步骤S3还包括：所输出材质贴图包括漫反射系数图、镜面反射系数图、法向图、高光图。

根据所述的实时材质编辑方法，所述步骤S3还包括：对输入参数进行识别，若识别到输入的参数为输入镜面反射系数，则依次执行所述步骤S201、S202、S203、S204、S205、S3；若识别到输入的参数为法向系数，则依次执行所述步骤S202、S204、S205、S3；若识别到输入的参数为高光系数，则依次执行所述步骤S203、S204、S3。

根据所述的实时材质编辑方法，所述步骤S201还包括:1)计算输入图像的原始明暗图Y，以及，原始颜色图U、V；2)读取镜面反射系数ρ，其中1＜ρ＜Y_min，Y_min为输入图像的原始明暗图Y的最小值；3)设置所有像素的明暗值为常数ρ，并根据ρC_YUV[1 U V]^T计算镜面反射图，其中C_YUV为YUV颜色空间向RGB颜色空间的转换函数；4)通过原始RGB图像计算得到镜面反射图，进一步计算漫反射图。

根据所述的实时材质编辑方法，所述步骤S202还包括:1)读取在所述步骤S201计算得到的图像原始明暗图Y’；2)将图像原始明暗图Y进行处理得到新的标准化明暗图Y’，其中，像素点i(1,...,N)的明暗值处理方法为其中，x_i为像素点原始明暗值，x_mean为图像所有像素平均明暗值，x_σ为图像明暗值标准差，3)读取法向系数，其中法向系数取值范围为0-255；4)对明暗图Y’进行缩放处理，处理时的计算方式为Y’*法向系数/255.0，并根据明暗图Y’每个像素值及其周边像素的差值，得到法向图。

根据所述的实时材质编辑方法，所述步骤S203还包括:1)计算镜面反射图的明暗图YS；2)将镜面反射图的明暗图YS进行处理得到新的标准化明暗图YS’；3)读取高光系数，其中高光系数取值范围为0-255；4)对明暗图YS’进行缩放处理，处理时的计算方式为YS’*高光系数/255.0，并将缩放处理后的明暗图YS’作为高光图。

根据所述的实时材质编辑方法，所述步骤S204还包括:使用ρ_s(x)＝I_s(x)/pow(Dot(N(x),H),g(x))/Dot(N(x),L)计算镜面反射系数图在像素点x的值，其中I_s(x)为镜面反射图在像素点x的值，其中，Dot(N(x),H)为法向量N(x)与H向量的内积，g(x)为高光图在像素点x的值，Dot(N(x),L)为法向量N(x)与光线方向向量L的内积。