一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法

本发明涉及图形渲染，尤其涉及一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法。

背景技术：

1、在图形渲染领域为了增强模型渲染的真实感，采用纹理映射（texture mapping）的方法。其中的纹理数据一般是图片格式。用于设计的纹理往往具有自相似性和重复性，这种纹案就可以使用一种或多种基础图元进行各种线性变换以及迭代来生成。编码本质上是将信息从一种形式转换成另一种形式，因此可利用编码的性质将原本的图像数据转换成简洁不重复的数据。

2、纹理是模型高真实感渲染的重要数据。某些工艺模型所需纹理不仅数量众多对纹理的精度还具有一定要求。如果将多张纹理分别渲染需要多次调用绘制函数，导致整体的渲染速度降低。如果将所有纹理组合成一张纹理，可以提高渲染速度，但由于显示屏幕分辨率的限制使得每像素所含纹理信息有限，无法实现纹理高质量渲染。

3、专利号为cn109189524a的国内专利：一种图像资源的生成方法和装置；该篇专利与本专利目标都包括减少纹理贴图所占的内存空间，该专利通过获取待生成的目标图像资源对应的目标模型，再从贴图库中拼接对应的第一贴图（位图格式），之后将位图格式的贴图转换为矢量格式的贴图。该方法并未减少纹理组成的数据信息。

4、针对以上，提出一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法。

技术实现思路

1、本发明目的就是为了弥补在工艺模型显示应用中已有技术的不足，提供一种基于规则编码的矢量化纹案绘制方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法，具体包括如下步骤：

4、s1、构建矢量图元库、迭代规则库，选定设计图元，设置迭代参数，循环判断迭代结果是否符合用户需求；

5、s2、确定最终的图元迭代信息、变换信息、所引用的图元数据信息，完成纹案信息编码，输出第一次编码文件；

6、s3、基于第一次编码文件，设置纹理参数，确定纹案拆分结构，并完成纹案的重编码，输出第二次编码文件；

7、s4、预览第二次编码文件的纹案渲染结果是否符合规范，不符合则返回s1重新设置迭代参数。

8、s5、记录纹案数据，选定绘制参数，依据迭代参数计算重组结果，并显示纹案的层次化绘制结果。

9、步骤s1所述的构建矢量图元库以存储所有矢量图元的参数信息，矢量图元库为可扩展类型即矢量图元库中的两个及以上图元可进行重组作为新图元存储到矢量图元库；所述的参数信息包括图元编号和形状信息；所述的形状信息包括图元种类和组成数据；所述的迭代规则库包括初始符号集合和规则；所述的初始符号集合为要进行迭代的图元对象，在迭代规则库中使用抽象符号代替；所述的规则为图元进行的一系列仿射变换。

10、步骤s2所述的完成纹案信息编码即将纹案引用图元数据信息、迭代信息、变换信息以二进制形式进行存储；所述的变换信息包括变换类型、变换数据；所述的变换类型包括旋转、位移、缩放、翻转；所述的变换数据包括变换对象的图元编号、变换系数；所述的引用图元数据信息包括组成纹案的所有不重复图元基于图元编号对图元库的数据引用，图元位置和经过变换后的图元层级；所述的图元层级用于图元对象之间的覆盖关系。

11、步骤s3所述的纹理参数包括颜色参数和材质参数；所述的颜色参数包括配色方案和最小闭合区域颜色填充方式；所述的材质参数包括光照漫反射参数、反射参数、折射参数、高光参数、金属光泽度、画笔风格类型；所述的图元拆分结构为选取一种树型结构用于存储被拆分为点、线、面的图元信息；所述的纹案重编码为将步骤s2中得到的编码文件进行解码以及纹理参数、图元包围盒信息建立索引结构后以二进制形式存储为文件，得到有利于gpu（graphics processing unit，图形处理器）的加速渲染文件。

12、步骤s5所述的纹案数据为经过两次编码解码后可用于gpu实现纹案重组的纹案数据；所述的绘制参数包括线条参数、线外描边参数；所述的线条参数包括线宽、颜色和线条端部类型；所述的线外描边参数包括描边类型、描边宽度、描边方式；所述的重组结果为根据视点的远近调整图元的迭代参数，进而实现图元细节的选择性显示，以此达到层次化绘制的目的。

13、本发明的优点是：本发明提供一种迭代规则编码方式通过存储最小不重复图元的信息以及基于最小不重复图元进行重组的变换规则来减少重复数据的存储；并且数据的矢量化表达保证了图元放大缩小不失真；通过设计一种加速渲染结构快速完成纹案绘制；通过控制迭代参数来控制图元的细节显示以次达到层次化显示有效地减少了数据存储占用的空间；解决了目前行业内无法同时将大量精美复杂的纹案不失真的渲染到模型表面。

技术特征：

1.一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法，其特征在于：步骤s1所述的构建矢量图元库以存储所有矢量图元的参数信息，矢量图元库为可扩展类型即矢量图元库中的两个及以上图元可进行重组作为新图元存储到矢量图元库；所述的参数信息包括图元编号和形状信息；所述的形状信息包括图元种类和组成数据；所述的迭代规则库包括初始符号集合和规则；所述的初始符号集合为要进行迭代的图元对象，在迭代规则库中使用抽象符号代替；所述的规则为图元进行的一系列仿射变换。

3.根据权利要求2所述的一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法，其特征在于：步骤s2所述的完成纹案信息编码即将纹案引用图元数据信息、迭代信息、变换信息以二进制形式进行存储；所述的变换信息包括变换类型、变换数据；所述的变换类型包括旋转、位移、缩放、翻转；所述的变换数据包括变换对象的图元编号、变换系数；所述的引用图元数据信息包括组成纹案的所有不重复图元基于图元编号对图元库的数据引用，图元位置和经过变换后的图元层级；所述的图元层级用于图元对象之间的覆盖关系。

4.根据权利要求3所述的一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法，其特征在于：步骤s3所述的纹理参数包括颜色参数和材质参数；所述的颜色参数包括配色方案和最小闭合区域颜色填充方式；所述的材质参数包括光照漫反射参数、反射参数、折射参数、高光参数、金属光泽度、画笔风格类型；所述的图元拆分结构为选取一种树型结构用于存储被拆分为点、线、面的图元信息；所述的纹案重编码为将步骤s2中得到的编码文件进行解码以及纹理参数、图元包围盒信息建立索引结构后以二进制形式存储为文件，得到有利于图形处理器gpu的加速渲染文件。

5.根据权利要求4所述的一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法，其特征在于：步骤s5所述的纹案数据为经过两次编码解码后可用于gpu实现纹案重组的纹案数据；所述的绘制参数包括线条参数、线外描边参数；所述的线条参数包括线宽、颜色和线条端部类型；所述的线外描边参数包括描边类型、描边宽度、描边方式；所述的重组结果为根据视点的远近调整图元的迭代参数，进而实现图元细节的选择性显示，以此达到层次化绘制的目的。

技术总结
本发明公开了一种基于迭代规则编码的纹案层次化重组及绘制方法。通过本发明提供的编码规则与绘制方法，实现高质量的快速绘制。利用图案的自相似性，将其分割成最小不重复图元，仅需要在纹理数据中存储最小图元及相应的生成规则编码描述，利用图形处理器的并行处理能力按生成规则进行解码并实现重组后的纹案绘制。相较于普通纹理，几何纹案类，可减少80%以上的数据传输量。本发明所提供的方案支持基于迭代规则的复杂纹案快速绘制，通过矢量化表达，可以实现细节缩放不失真；通过调节迭代参数，实现纹案层次化重组，数据传输开销小，适用于各种需要展示精细细节的复杂场景绘制。

技术研发人员：曹力,吴奕泽,龚辰晨,佘语殊,阳勇权,张韬
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12