三维空间中真实感流体场景合成方法

摘要

本发明公开了一种三维空间中真实感流体场景合成方法，该方法包括基于MRF的随机块采样、三维空间中对重叠区域的缝合以及缝合区域粒子的颜色重映射步骤。首先采用MRF对原流体场景进行随机的块采样；然后用高度信息在块间进行相似性度量并选取匹配的块，再利用B样条曲线拟合缝合重叠区域中粒子的高度；最后，建立该帧视频的高度与灰度、灰度与颜色之间的哈希映射，根据缝合区域粒子的高度结果，对其颜色进行重新映射。本发明能够有效的合成流体场景，且合成的流体不仅满足了流体仿真的真实感和实时性的要求，并保证了合成的流体场景能够保持运动的随机性。

主权项

1.一种三维空间中真实感流体场景合成方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：a）基于MRF的随机块采样采用MRF模型对流体视频的一帧进行块的随机采样，将该帧分成若干纹理块；b）三维空间中对重叠区域的缝合根据待合成的目标场景边缘与选取块的边缘的相似性，选取最优的匹配块；利用B样条曲线对缝合区域高度场进行拟合；Ⅰ）选取最优的匹配块，具体步骤：ⅰ）使用基于SFS的三维重建方法获取流体该帧的高度信息；ⅱ）利用式（1）计算目标场景边缘与选取块的边缘的相似性，然后，选取具有最小D的纹理块；$D(T_k,B_k)=\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}|H_T^i-H_B^i|---\left(1\right)$其中T_k表示已经合成的场景部分，B_k表示选取的纹理块，表示T_k右边缘区域的第i个像素粒子的高度，表示B_k左边缘区域对应位置像素粒子的高度，n表示重叠区中像素粒子的数目；Ⅱ）利用两条B样条曲线对缝合区域高度场进行拟合，具体步骤：ⅰ）找出缝合区域的像素点对应的位置，称这些像素点为控制点，获取这些控制点对应的高度值；ⅱ）将上述控制点的坐标在XOY平面上归一化操作，利用归一化后的控制点拟合得到两条B样条曲线；ⅲ）根据拟合的曲线在相接的控制点处一阶导连续，求得B样条曲线的系数，得到两条平滑连接的拟合B样条曲线；ⅳ）利用控制点的坐标，根据得到的B样条曲线重新计算，得到拟合的高度值；c）缝合区域粒子的颜色重映射建立该帧视频的高度与灰度、灰度与颜色之间的哈希映射，根据缝合区域粒子的高度结果，对其颜色进行重新映射；具体步骤：ⅰ）建立原场景中高度与灰度值之间的对应关系，得到哈希表T₁；ⅱ）建立灰度值与RGB颜色之间的映射关系，得到哈希表T₂；ⅲ）对于合成场景的缝合区域，利用哈希表T₁和T₂，以及散列碰撞的处理方法，进行颜色重映射。