基于样图的纹理合成技术研究

　　基于样图的纹理合成技术(Texture Synthlesis from Samples，TSFS) 　　是近年来发展起来的一项新的纹理生成技术，它既克服了传统纹理映射技术 　　可能带来的纹理接缝和纹理扭曲的缺陷，也避免了过程纹理合成 　　(Procedural Texture synthesis，PTS)参数选择的繁琐过程，因而成为计 　　算机图形学、计算机视觉领域的研究热点之一。 　　 本文首先介绍基于样图的纹理合成技术的国内外研究现状，对TSFS的基 　　本模型、原理和经典算法进行了详细地介绍和讨论。在此基础上，本文对 　　TSFS技术中若干关键问题展开了深入的研究，主要研究内容如下： 　　 1.对基于样图的纹理合成技术的研究历史进行较全面的回顾，对其中的 　　经典算法进行了分类，并总结它们的优缺点。 　　 2.利用纹理图像及其子图像的直方图的相似性，提出一种wei & Levoy 　　算法中L邻域最佳尺寸的自动选取算法，避免因为L邻域尺寸选取不当而引起 　　的合成时间的增加和合成质量的降低。 　　 3.提出一种基于灰度辅助纹理和自组织特征映射的纹理合成算法：(1) 　　使用纹理图像的灰度图像作为辅助纹理加速纹理合成过程；(2)提出一种改 　　进的SOM神经网络向量的构造、学习和测试方法，对纹理邻域集合进行分类 　　，并使用分类结果进行纹理合成。 　　 4.对二维实时纹理合成算法展开了深入的研究，主要内容包括：(1)介 　　绍基于最大梯度和灰度相关匹配的Image Quilting加速算法，基本达到实时 　　性要求；(2)提出一种新的纹理贴块——s-Tiles生成算法，并使用s-Tiles 　　实时合成高质量的纹理。此外，还提出一种基于s-Tiles的应用——“纹理 　　句子”的实时生成，达到了很好的效果。 　　 5.研究三角网格曲面的快速纹理合成。首先由输入样本纹理使用随机顺 　　序纹理合成算法生成一个新的用于曲面纹理合成的样本纹理，然后提出一种 　　基于“纹理延伸”和梯形模板匹配的快速曲面纹理合成算法，实验表明该算 　　法合成质量良好，提高了基于三角块拼接的曲面纹理合成算法的合成速度。 　　 6.研究基于纹理合成技术的地壳运动中的皱褶现象仿真。首先讨论方向 　　可控纹理合成算法理论及其应用，然后提出一种地壳运动中的皱褶现象仿真 　　算法并给出仿真结果。