[发明专利]一种点云模型纹理映射方法与系统

说明书

本发明提供一种点云模型纹理映射方法与系统，所述方法包括以下步骤：构建三维虚拟球体；建立图片纹理坐标与虚拟球体坐标之间的对应关系；建立虚拟球体坐标与点云重建模型坐标的对应关系；获得图片纹理坐标与点云重建模型坐标之间的对应关系，并据此绘制纹理映射。本发明通过构建虚拟球体作为中间层，建立纹理坐标、虚拟球体、点云模型三者之间的数学关系，使图片纹理坐标与点云模型中的点一一对应，将图片的纹理颜色值赋值给点云中的各点，从而完成点云模型的纹理映射，解决当前三维点云模型中难以进行纹理映射、渲染图形粗糙的问题，使得点云模型的纹理更加丰富，从而使三维点云模型渲染出来的效果也更真实。

技术领域

本发明涉及点云数据处理领域，特别是一种点云模型纹理映射方法与系统。

背景技术

在当今点云数据处理领域，点云数据三维重建模型的真实感关系着一款虚拟产品的品质好坏，激光雷达扫描仪、3D扫描仪的出现，使得真实物体可以形成点云数据并展现到计算机中，通过点云重建算法将点云数据重建成三维实体，然而点云重建模型曲面较多，特征点寻找困难，如何将图片纹理坐标平滑地映射到三维重建模型上，成为了点云数据处理领域、虚拟现实技术领域以及计算机视觉领域当中一个重要的问题。

传统的点云模型纹理映射方法主要是单一着色法、局部三角网格贴图映射法。单一着色法，通过在点云模型上设置相同的颜色值来为模型表面着色，这样渲染出来的点云模型，颜色单一，图形的真实感较差；构建局部三角网格进行纹理映射法，通过先将点云数据划成三角面片，再按照三角面片逐一进行纹理映射，然而渲染出来的数据模型出现立体效果差、局部出现锯齿失真、渲染速度慢等问题；逐点着色法，通过存储点云数据中点的颜色值来实现点云模型的逐点纹理映射，然而渲染出来的点云模型出现模型粗糙、颜色不能改变等问题。如何将不同样式的纹理保真的映射到三维点云重建模型上，并将其在计算机上快速呈现出来，成为了点云数据处理领域、虚拟现实领域、计算机视觉领域中一个重要的研究方向。

然而三维点云重建模型中点的数量庞大且无序，将所有点组织成网格然后再进行贴图渲染，消耗的时间较多且难以控制，因此，建立点云中的点与图片中的纹理坐标的关系成为了解决问题的关键，解决了这个问题将有效提升三维点云模型产品中模型画面的真实感、沉浸感水平，有助于开发出更多优质的图形虚拟产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种点云模型纹理映射方法与系统，旨在解决当前三维点云模型中难以进行纹理映射、渲染图形粗糙的问题，实现点云模型的快速纹理映射，获得更加真实的渲染效果。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种点云模型纹理映射方法，包括以下步骤：

S101、构建三维虚拟球体；

S102、建立图片纹理坐标与虚拟球体坐标之间的对应关系；

S103、建立虚拟球体坐标与点云重建模型坐标的对应关系；

S104、获得图片纹理坐标与点云重建模型坐标之间的对应关系，并据此绘制纹理映射。

优选地，所述三维虚拟球体以三维重建模型的原点为原点，半径为当虚拟球体能够完全包裹三维重建模型时的半径。

优选地，所述步骤S2具体操作为将纹理图片上的任一圆弧映射到三维球面上的一段纬线上，纹理图片圆弧上的点Q₁对应于三维球面的点Q₂；

图片纹理坐标Q₁(u，v)与虚拟球体坐标Q₂(x，y，z)之间的对应关系为：

α为纹理图片中线段OQ₁与X轴之间的夹角，θ为三维球面中线段PQ₂在水平面上与X轴之间的夹角，K为常数，O为纹理图片的原点，P为三维球面中点Q₂在Z轴上的水平投影。