一种镜杯艺术设计方法及装置

技术特征：
1.一种镜杯艺术设计方法，其特征在于，包括：步骤s1：输入直接观察图片和反射观察图片，将所述直接观察图片的有色区域填充为黑色，其他区域填充为浅蓝色，得到直接观察图片的纯色图片；将所述反射观察图片的有色区域填充为白色，其他区域填充为浅蓝色，得到反射观察图片的纯色图片；输入曲面，对其进行预处理，得到所述曲面在柱状镜面下的反射形状曲面；接收输入观察相机的参数；步骤s2：将所述直接观察图片的纯色图片从观察相机出发按照其参数投影到所述曲面后根据对应关系转移到反射形状曲面上，得到带有图案的反射形状曲面；将所述反射观察图片从观察相机出发按照其参数通过镜面反射投影到所述曲面上，得到带有图案的曲面；二者使用观察相机参数渲染后，得到渲染的带有图案的反射形状曲面图片和渲染的带有图案的曲面图片，计算其与对应的所述直接观察图片的纯色图片和所述反射观察图片的纯色图片误差并求和，得到兼容性评分；步骤s3：按所述兼容性评分的预设比例作为第二能量权重，根据第一优化函数调整所述输入曲面的形状和其上的图案，得到初步结果；步骤s4：按所述兼容性评分的预设比例作为第四能量权重，根据第二优化函数调整所述初步结果的形状和图案，得到曲面形状；按照所述曲面形状将输入的所述直接观察图片和反射观察图片从观察相机出发按照其参数投影到所述曲面形状，得到最终曲面。2.根据权利要求1所述的镜杯艺术设计方法，其特征在于，所述步骤s3：按所述兼容性评分的预设比例作为第二能量权重，根据第一优化函数调整所述输入曲面的形状和其上的图案，得到初步结果，具体包括：根据第一优化函数如公式(1)所示，调整所述输入曲面的形状和其上的图案，得到初步结果：其中，h是所述输入曲面的高度场，用三角网格表示，c是曲面上三角面的颜色，w是第二能量的权重；为第一能量，通过采用图像误差表示渲染图片与纯色图片的距离能量，如公式(2)所示：其中，和分别是所述直接观察图片的纯色图片和所述反射观察图片的纯色图片，和分别是所述渲染带有图案的曲面图片和所述渲染带有图案的反射形状曲面图片，是这二者的图片矩阵做差的f范数，即对应元素做差的平方和；e
deform
(h)为第二能量，用于控制曲面形变的能量，如公式(3)所示：其中，v
i
表示曲面网格的顶点，z
i
表示所述顶点的高度值，h
i
表示所述顶点初始曲面的高度值，l表示拉普拉斯算子，是所述顶点高度与它周围顶点高度平均的差；e
barrier
(h，c)为第三能量，用于控制顶点位移范围和颜色变化范围的能量，如公式(4)所示：
其中，δ为预设的顶点变化范围，f
j
为曲面的三角面，c
j
为三角面的颜色，{r
j
，g
j
，b
j
}分别为红色、绿色和蓝色的数值，φ为障碍函数，如公式(5)所示：所述障碍函数控制所述顶点的位移变化不超过δ，颜色变化始终在0到1之间。3.根据权利要求1所述的镜杯艺术设计方法，其特征在于，所述步骤s4：按所述兼容性评分的预设比例作为第四能量权重，根据第二优化函数调整所述初步结果的形状和图案，得到曲面形状；按照所述曲面形状将输入的所述直接观察图片和反射观察图片从观察相机出发按照其参数投影到所述曲面形状，得到最终曲面，具体包括：根据第二优化函数如公式(6)所示，调整所述初步结果的形状和图案：其中，和e
barrier
(h，c)同公式(1)；λ是第四能量的权重；e
sparse
(h)为第四能量，用于控制曲面生成尖刺的能量，如公式(7)所示：其中，是步骤s3中公式(1)计算得到的初步调整后曲面的高度。4.一种镜杯艺术设计装置，其特征在于，包括下述模块：预处理模块，用于输入直接观察图片和反射观察图片，将所述直接观察图片的有色区域填充为黑色，其他区域填充为浅蓝色，得到直接观察图片的纯色图片；将所述反射观察图片的有色区域填充为白色，其他区域填充为浅蓝色，得到反射观察图片的纯色图片；输入曲面，对其进行预处理，得到所述曲面在柱状镜面下的反射形状曲面；接收输入观察相机的参数；计算兼容性评分模块，用于将所述直接观察图片的纯色图片从观察相机出发按照其参数投影到所述曲面后根据对应关系转移到反射形状曲面上，得到带有图案的反射形状曲面；将所述反射观察图片从观察相机出发按照其参数通过镜面反射投影到所述曲面上，得到带有图案的曲面；二者使用观察相机参数渲染后，得到渲染带有图案的反射形状曲面图片和渲染带有图案的曲面图片，计算其与对应的所述直接观察图片的纯色图片和所述反射观察图片的纯色图片误差并求和，得到兼容性评分；初步调整模块，用于按所述兼容性评分的预设比例作为第二能量权重，根据第一优化函数调整所述输入曲面的形状和其上的图案，得到初步结果；最终调整模块，用于按所述兼容性评分的预设比例作为第四能量权重，根据第二优化函数调整所述初步结果的形状和图案，得到曲面形状；按照所述曲面形状将输入的所述直接观察图片和反射观察图片从观察相机出发按照其参数投影到所述曲面形状，得到最终曲面。

技术总结
本发明涉及一种镜杯艺术设计方法及装置，其方法包括：步骤S1：接收输入的两张图片，对其进行预处理，得到对应的纯色图片；接收输入曲面，对其进行预处理，得到其在柱状镜面下的反射形状；接收输入观察相机的参数；步骤S2：将纯色图片从观察相机出发按照其参数投影到曲面后使用观察相机参数进行渲染，计算其与纯色图片的兼容性评分；S3：按兼容性评分的预设比例作为第二能量权重，根据第一优化函数调整输入曲面的形状和其上的图案，得到初步结果；S4：按兼容性评分的预设比例作为第四能量权重，根据第二优化函数调整初步结果的形状和图案，得到曲面形状；按照曲面形状将输入的直接观察图片和反射观察图片从观察相机出发按照其参数投影到曲面形状，得到最终曲面。本发明提供的方法，降低了镜杯设计时间，方便设计新的艺术品，并且解决难以复现的问题。并且解决难以复现的问题。并且解决难以复现的问题。


技术研发人员：陈仁杰 刘利刚 傅孝明 吴康
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2022.03.04
技术公布日：2022/6/4