交互式的法线贴图凹凸感去除方法、系统、介质、设备与流程

1.本发明涉及材质贴图生成的技术领域，尤其是指一种交互式的法线贴图凹凸感去除方法、系统、存储介质及计算设备。


背景技术：

2.材质的pbr法线贴图反映了材质的表面凹凸感，对于材质渲染效果十分重要。但现有的材质贴图生成方案中，会出现法线贴图错误的情况，在后续的编辑中很难处理。
3.法线贴图错误的常用编辑手段是使用准确的法线贴图区域覆盖错误区域，且基本上是使用人工ps的手段。该方法很大的局限性，首先人工操作工作量大，效率不高；其次，人工手动选择法线切图的正确区域随机性大，编辑的质量参差不齐；最后，人工覆盖很难保证覆盖区域和准确区域的无缝衔接，给人很强的缝隙。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种交互式的法线贴图凹凸感去除方法，该方法在最大程度保持法线贴图的准确区域的基础上，可以有效地去除表面的错误凹凸感，与人工修复相比，一方面操作简单效率高，同时该方法可以使错误区域与准确区域过渡自然，保证准确的同时，保证贴图的过渡感。
5.本发明的第二目的在于提供一种交互式的法线贴图凹凸感去除系统。
6.本发明的第三目的在于提供一种存储介质。
7.本发明的第四目的在于提供一种计算设备。
8.本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种交互式的法线贴图凹凸感去除方法，包括以下步骤：
9.1)使用交互方式选择一块法线贴图的准确区域，该区域是判断贴图中所有准确区域的依据，并且是修补法线错误区域的补丁库，称之为补丁模板；
10.2)根据补丁模板，识别出法线贴图中所有准确区域，同时甄别出错误区域；
11.3)针对每一块错误区域，从补丁模板中选择一块最佳匹配补丁；
12.4)使用图像拼接方式将最佳匹配补丁与原法线贴图融合，保证补丁的自然过渡，消除缝隙感，以达到最佳的修补效果，最终实现去除凹凸感的目的。
13.进一步，所述步骤2)包括以下步骤：
14.2.1)从补丁模板中随机选择出一块小面积的法线块；
15.2.2)将法线块在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配的最低分数；
16.2.3)将最低分数乘以容忍系数即为法线贴图准确区域的判定标准，其中容忍系数为预先设置的算法参数；
17.2.4)遍历整张法线贴图，依次取出与法线块相同大小的区域，并且该区域在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配最高分数，如果最高分数大于判定标准，则判定该区域为准确区域，否则为错误区域。
18.进一步，所述步骤3)包括以下步骤：
19.3.1)遍历所有的错误区域，对于每一个错误区域的像素点，以该点为中心，框选出固定大小区域；
20.3.2)将步骤3.1)中选定的区域分别标记为准确区域和错误区域；
21.3.3)将步骤3.2)中的准确区域在补丁模板中进行模板匹配，匹配时仅计算准确区域的匹配分数，得到匹配分数值，从中计算出最大的匹配分数，即该匹配分数对应的补丁模板中的区域即为匹配该不准确区域的补丁；
22.3.4)将步骤3.1)选择的区域所有点标记为准确区域；
23.3.5)重复以上步骤3.1)至3.4)直至法线贴图均为准确区域为止，至此完成了所有错误区域的最佳补丁计算。
24.进一步，所述步骤4)包括以下步骤：
25.4.1)计算法线贴图和最佳匹配补丁的重叠区域；
26.4.2)计算法线贴图与最佳匹配补丁的重叠区域的像素点距离，得到重叠区域的像素点距离分布；
27.4.3)从上往下计算像素点累计距离和，具体是每个像素点的距离和等于该点距离与其上一行中相邻的像素点距离的最小值之和；
28.4.4)最后一行选择距离和最小的像素点，并向上回溯，直到到达第一行位置，从而得到一条最佳缝合路径，缝合路径左侧为法线贴图像素点，右侧使用补丁像素点，至此补丁修补完毕。
29.本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种交互式的法线贴图凹凸感去除系统，包括：
30.准确区域选择模块，使用交互方式选择一块法线贴图的准确区域，该区域是判断贴图中所有准确区域的依据，并且是修补法线错误区域的补丁库，称之为补丁模板；
31.识别模块，根据补丁模板，识别出法线贴图中所有准确区域，同时甄别出错误区域；
32.补丁选择模块，针对每一块错误区域，从补丁模板中选择一块最佳匹配补丁；
33.融合模块，使用图像拼接方式将最佳匹配补丁与原法线贴图融合，保证补丁的自然过渡，消除缝隙感，以达到最佳的修补效果，最终实现去除凹凸感的目的。
34.进一步，所述识别模块具体执行以下操作：
35.a、从补丁模板中随机选择出一块小面积的法线块；
36.b、将法线块在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配的最低分数；
37.c、将最低分数乘以容忍系数即为法线贴图准确区域的判定标准，其中容忍系数为预先设置的算法参数；
38.d、遍历整张法线贴图，依次取出与法线块相同大小的区域，并且该区域在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配最高分数，如果最高分数大于判定标准，则判定该区域为准确区域，否则为错误区域。
39.进一步，所述补丁选择模块具体执行以下操作：
40.a、遍历所有的错误区域，对于每一个错误区域的像素点，以该点为中心，框选出固定大小区域；
41.b、将步骤a中选定的区域分别标记为准确区域和错误区域；
42.c、将步骤b中的准确区域在补丁模板中进行模板匹配，匹配时仅计算准确区域的匹配分数，得到匹配分数值，从中计算出最大的匹配分数，即该匹配分数对应的补丁模板中的区域即为匹配该不准确区域的补丁；
43.d、将步骤a选择的区域所有点标记为准确区域；
44.e、重复以上步骤a至d直至法线贴图均为准确区域为止，至此完成了所有错误区域的最佳补丁计算。
45.进一步，所述融合模块具体执行以下操作：
46.a、计算法线贴图和最佳匹配补丁的重叠区域；
47.b、计算法线贴图与最佳匹配补丁的重叠区域的像素点距离，得到重叠区域的像素点距离分布；
48.c、从上往下计算像素点累计距离和，具体是每个像素点的距离和等于该点距离与其上一行中相邻的像素点距离的最小值之和；
49.d、最后一行选择距离和最小的像素点，并向上回溯，直到到达第一行位置，从而得到一条最佳缝合路径，缝合路径左侧为法线贴图像素点，右侧使用补丁像素点，至此补丁修补完毕。
50.本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的交互式的法线贴图凹凸感去除方法。
51.本发明的第四目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的交互式的法线贴图凹凸感去除方法。
52.本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
53.本发明解决了法线贴图错误凹凸感难以去除的问题，使用交互的方式手动选择出了准确的区域，在法线贴图准确区域避免了法线贴图准确性的损失，并且保证了法线贴图和其它属性贴图的纹理对齐，同时补丁模板对整张贴图进行缝补，保证了法线贴图修补的准确性，并使补丁和准确区域实现完美过渡，从而修复法线贴图中的错误部分，实现去除凹凸感的目的，达到最佳的修补效果。
附图说明
54.图1为出现错误的法线贴图的实例图(图中材料为一块布料，法线贴图上的所有花纹都是错误区域)。
55.图2为本发明方法的整体流程图。
56.图3为准确区域和错误区域甄别流程图。
57.图4为最佳匹配补丁的计算流程图。
58.图5为补丁修补流程图。
59.图6为本发明系统的架构图。
具体实施方式
60.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限
于此。
61.实施例1
62.本实施例公开了一种交互式的法线贴图凹凸感去除方法，主要针对出现错误的法线贴图，其主要特点是，受布料表面颜色差异的影响，其表面容易产生不属于该材料的错误凹凸感，实例图见图1所示。
63.本实施例方法的目的是去除法线贴图中凹凸感不准确的区域，最大限度地保留准确区域，用准确区域作为补丁以修补不准确区域，同时使用图像拼接方式保证准确区域和补丁的自然过渡，消除缝隙感，见图2至图5所示，其具体过程如下：
64.1)使用交互方式手动选择一块法线贴图的准确区域，该区域是判断贴图中所有准确区域的依据，并且是修补法线错误区域的补丁库，称之为补丁模板，请见图1中所示的左边方框区域。
65.2)根据补丁模板，识别出法线贴图中所有准确区域，同时甄别出错误区域，包括以下步骤：
66.2.1)从补丁模板中随机选择出一块较小面积的法线块；
67.2.2)将法线块在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配的最低分数；
68.2.3)将最低分数乘以容忍系数即为法线贴图准确区域的判定标准，其中容忍系数为预先设置的算法参数，一般设置为1.0；
69.2.4)遍历整张法线贴图，依次取出与法线块相同大小的区域，并且该区域在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配最高分数，如果最高分数大于判定标准，则判定该区域为准确区域，否则为错误区域。
70.3)针对每一块错误区域，从补丁模板中选择一块最佳匹配补丁，包括以下步骤：
71.3.1)遍历所有的错误区域，对于每一个错误区域的像素点，以该点为中心，框选出固定大小区域；
72.3.2)将步骤3.1)中选定的区域分别标记为准确区域和错误区域；
73.3.3)将步骤3.2)中的准确区域在补丁模板中进行模板匹配，匹配时仅计算准确区域的匹配分数，得到匹配分数值，从中计算出最大的匹配分数，即该匹配分数对应的补丁模板中的区域即为匹配该不准确区域的补丁；
74.3.4)将步骤3.1)选择的区域所有点标记为准确区域；
75.3.5)重复以上步骤3.1)至3.4)直至法线贴图均为准确区域为止，至此完成了所有错误区域的最佳补丁计算。
76.4)使用图像拼接方式(亦可称之为缝合方式)将最佳匹配补丁与原法线贴图融合，保证补丁的自然过渡，消除缝隙感，以达到最佳的修补效果，最终实现去除凹凸感的目的，包括以下步骤：
77.4.1)计算法线贴图和最佳匹配补丁的重叠区域；
78.4.2)计算法线贴图与最佳匹配补丁的重叠区域的像素点距离，得到重叠区域的像素点距离分布；
79.4.3)从上往下计算像素点累计距离和，具体是每个像素点的距离和等于该点距离与其上一行中相邻的像素点距离的最小值之和；
80.4.4)最后一行选择距离和最小的像素点，并向上回溯，直到到达第一行位置，从而
得到一条最佳缝合路径，缝合路径左侧为法线贴图像素点，右侧使用补丁像素点，至此补丁修补完毕。
81.实施例2
82.本实施例公开了一种交互式的法线贴图凹凸感去除系统，见图6所示，其包括以下功能模块：
83.准确区域选择模块，使用交互方式手动选择一块法线贴图的准确区域，该区域是判断贴图中所有准确区域的依据，并且是修补法线错误区域的补丁库，称之为补丁模板，请见图1中所示的左边方框区域；
84.识别模块，根据补丁模板，识别出法线贴图中所有准确区域，同时甄别出错误区域；
85.补丁选择模块，针对每一块错误区域，从补丁模板中选择一块最佳匹配补丁；
86.融合模块，使用图像拼接方式(亦可称之为缝合方式)将最佳匹配补丁与原法线贴图融合，保证补丁的自然过渡，消除缝隙感，以达到最佳的修补效果，最终实现去除凹凸感的目的。
87.进一步，所述识别模块具体执行以下操作：
88.a、从补丁模板中随机选择出一块较小面积的法线块；
89.b、将法线块在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配的最低分数；
90.c、将最低分数乘以容忍系数即为法线贴图准确区域的判定标准，其中容忍系数为预先设置的算法参数，一般设置为1.0；
91.d、遍历整张法线贴图，依次取出与法线块相同大小的区域，并且该区域在补丁模板中进行全图模板匹配，计算出匹配最高分数，如果最高分数大于判定标准，则判定该区域为准确区域，否则为错误区域。
92.进一步，所述补丁选择模块具体执行以下操作：
93.a、遍历所有的错误区域，对于每一个错误区域的像素点，以该点为中心，框选出固定大小区域；
94.b、将步骤a中选定的区域分别标记为准确区域和错误区域；
95.c、将步骤b中的准确区域在补丁模板中进行模板匹配，匹配时仅计算准确区域的匹配分数，得到匹配分数值，从中计算出最大的匹配分数，即该匹配分数对应的补丁模板中的区域即为匹配该不准确区域的补丁；
96.d、将步骤a选择的区域所有点标记为准确区域；
97.e、重复以上步骤a至d直至法线贴图均为准确区域为止，至此完成了所有错误区域的最佳补丁计算。
98.进一步，所述融合模块具体执行以下操作：
99.a、计算法线贴图和最佳匹配补丁的重叠区域；
100.b、计算法线贴图与最佳匹配补丁的重叠区域的像素点距离，得到重叠区域的像素点距离分布；
101.c、从上往下计算像素点累计距离和，具体是每个像素点的距离和等于该点距离与其上一行中相邻的像素点距离的最小值之和；
102.d、最后一行选择距离和最小的像素点，并向上回溯，直到到达第一行位置，从而得
到一条最佳缝合路径，缝合路径左侧为法线贴图像素点，右侧使用补丁像素点，至此补丁修补完毕。
103.实施例3
104.本实施例公开了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现实施例1所述的交互式的法线贴图凹凸感去除方法。
105.本实施例中的存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、u盘、移动硬盘等介质。
106.实施例4
107.本实施例公开了一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1所述的交互式的法线贴图凹凸感去除方法。
108.本实施例中所述的计算设备可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、pda手持终端、平板电脑、可编程逻辑控制器(plc，programmable logic controller)、或其它具有处理器功能的终端设备。
109.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。