基于调和映射生成网格模型的图像处理方法和装置

本技术涉及图像处理，尤其涉及一种基于调和映射生成网格模型的图像处理方法和装置。

背景技术：

1、数字图像处理在移动支付、游戏建模和物体识别等场景具有广泛的应用。映射方法可以用于生成交互式可视化和虚拟现实中的多细节层次模型，纹理贴片和复杂表面的非均匀有理b样条曲面片拟合等。在图像处理和几何特征提取过程中，通常会根据三维数据生成由顶点连接的三角形网格曲面，很难直接得到图像的除三角形网格之外的多边形网格。另外，基于图像得到的网格质量具有进一步优化的空间，生成各类高质量的多边形网格模型是图像处理和特征提取过程中的重要步骤，直接在复杂表面进行网格划分具有较高的难度，网格效果与适用性不佳。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的第一个目的在于提出一种基于调和映射生成网格模型的图像处理方法，解决了现有方法直接在复杂表面进行网格划分具有较高的难度且适用性不佳的技术问题，通过基于调和映射生成均匀且高质量的多边形网格，不仅能够最大程度减小角度损失，还能够减小映射过程中的变形造成的几何误差，提高计算效率。

3、本技术的第二个目的在于提出一种基于调和映射生成网格模型的图像处理装置。

4、本技术的第三个目的在于提出一种计算机设备。

5、本技术的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

6、为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种基于调和映射生成网格模型的图像处理方法，包括：获取图像的三角形网格模型，并获取三角形网格模型的三维信息，其中，三角形网格模型为带有边界的单连通曲面；根据三维信息利用调和映射将三角形网格模型映射至平面参数域，其中，三角形网格模型的网格点在平面参数域内均有对应点；在平面参数域内进行规则采样，获得多个采样点，并计算采样点的空间坐标；根据采样点的空间坐标，生成图像的目标多边形网格模型。

7、可选地，在本技术的一个实施例中，三维信息包括三角形网格模型的网格点坐标、网格点之间的拓扑关系、边界点和角点，获取三角形网格模型的三维信息，包括：

8、获取三角形网格模型的网格点坐标，并获取三角形网格模型的网格点之间的拓扑关系，其中，网格点包括角点、边界点和内部点；

9、获取三角形网格模型的边界点，并在边界点中选取预设数量的边界点作为角点，其中，预设数量与目标多边形网格模型的边数相同。

10、可选地，在本技术的一个实施例中，根据三维信息利用调和映射将三角形网格模型映射至平面参数域，包括：

11、根据边界点坐标和边界点之间的拓扑关系将三角形网格模型的角点和边界点映射至平面参数域；

12、初始化三角形网格模型的内部点在平面参数域中的参数坐标，迭代调整内部点的参数坐标使得调和能量最小，并将调和能量最小时的参数坐标作为内部点的平面参数域映射结果，得到三角形网格模型的平面参数映射结果。

13、可选地，在本技术的一个实施例中，根据边界点坐标和边界点之间的拓扑关系将三角形网格模型的角点和边界点映射至平面参数域，包括：

14、通过预设角点的参数坐标将角点映射至平面参数域；

15、根据角点划分边界，得到预设数量的边界，计算各个边界的长度，并根据长度和边界点坐标，计算各个边界的线性缩放系数；

16、根据各个边界的线性缩放系数和边界点之间的拓扑关系将边界点映射至平面参数域。

17、可选地，在本技术的一个实施例中，初始化三角形网格模型的内部点在平面参数域中的参数坐标，迭代调整内部点的参数坐标使得调和能量最小，并将调和能量最小时的参数坐标作为内部点的平面参数域映射结果，得到三角形网格模型的平面参数映射结果，包括：

18、初始化三角形网格模型的内部点在平面参数域中的参数坐标为（0.0，0.0）；

19、计算三角形网格模型的映射边的长度与权重，并根据映射边的长度与权重，计算三角形网格模型的第一调和能量；

20、根据内部点的所有相邻的点的参数坐标，计算内部点的新参数坐标，并根据新参数坐标计算三角形网格模型的第二调和能量；

21、当第二调和能量和第一调和能量的差大于预设阈值时，将第二调和能量的值赋予第一调和能量，调整内部点的参数坐标，并根据调整后的参数坐标重新计算网格的第二调和能量，直至第二调和能量和第一调和能量的差小于等于预设阈值；

22、当第二调和能量和第一调和能量的差小于等于预设阈值时，将内部点的参数坐标作为内部点的平面参数域映射结果，得到三角形网格模型的平面参数映射结果。

23、可选地，在本技术的一个实施例中，在平面参数域内进行规则采样，获得多个采样点，并计算采样点的空间坐标，包括：

24、根据预设采样率在三角形网格模型的平面参数映射结果内进行均匀采样，得到多个采样点；

25、根据网格点之间的拓扑关系得到包围采样点的三个网格点，并根据采样点和三个网格点的参数坐标使用第一公式计算得到采样点的空间坐标；

26、其中，第一公式表示为：

27、

28、其中，表示采样点m的坐标向量，表示网格点a的坐标向量，表示采样点m、网格点b和网格点c的组成的三角形的面积，表示网格点b的坐标向量，表示采样点m、网格点a和网格点c的组成的三角形的面积，表示网格点c的坐标向量，表示采样点m、网格点a和网格点b的组成的三角形的面积，表示网格点a、网格点b和网格点c的组成的三角形的面积。

29、可选地，在本技术的一个实施例中，根据采样点的空间坐标，生成图像的目标多边形网格模型，包括：

30、获取采样点之间的拓扑关系；

31、根据采样点的空间坐标，并基于采样点之间的拓扑关系生成图像的目标多边形网格模型。

32、为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了一种基于调和映射生成网格模型的图像处理装置，包括：

33、获取模块，用于获取图像的三角形网格模型，并获取三角形网格模型的三维信息，其中，三角形网格模型为带有边界的单连通曲面；

34、映射模块，用于根据三维信息利用调和映射将三角形网格模型映射至平面参数域，其中，三角形网格模型的网格点在平面参数域内均有对应点；

35、计算模块，用于在平面参数域内进行规则采样，获得多个采样点，并计算采样点的空间坐标；

36、生成模块，用于根据采样点的空间坐标，生成图像的目标多边形网格模型。

37、为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述施例所述的基于调和映射生成网格模型的图像处理方法。

38、为了实现上述目的，本技术第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器被执行时，能够执行一种基于调和映射生成网格模型的图像处理方法。

39、本技术实施例的基于调和映射生成网格模型的图像处理方法、装置、计算机设备和非临时性计算机可读存储介质，解决了现有方法直接在复杂表面进行网格划分具有较高的难度且适用性不佳的技术问题，通过基于调和映射生成均匀且高质量的多边形网格，不仅能够最大程度减小角度损失，还能够减小映射过程中的变形造成的几何误差，提高计算效率。

40、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。