技術(shù)特征：

1.一種三維模型的外觀紋理合成方法，其特征在于，包括：

獲取預(yù)先設(shè)置的外觀紋理模型和用戶輸入的三維模型；

確定預(yù)先設(shè)置的外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征；

確定外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征的相似性信息；

根據(jù)所述相似性信息對所述三維模型進(jìn)行第一級幾何紋理增強(qiáng)，生成第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的幾何特征圖；

根據(jù)所述幾何特征圖作為引導(dǎo)，進(jìn)行外觀與材質(zhì)互相關(guān)合成，生成合成的幾何紋理和合成的材質(zhì)紋理；

在第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型上根據(jù)所述合成的幾何紋理進(jìn)行第二級幾何紋理增強(qiáng)，生成第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

在所述第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型上應(yīng)用合成的材質(zhì)紋理，并進(jìn)行渲染，得到三維模型的外觀紋理合成結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型的外觀紋理合成方法，其特征在于，確定預(yù)先設(shè)置的外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征，包括：

將外觀紋理模型和三維模型通過各自的對稱平面進(jìn)行對齊；所述對稱平面通過RANSAC算法獲得；

在參數(shù)網(wǎng)格上，確定三維模型的每個頂點的全局幾何特征；其中，所述每個頂點的全局幾何特征由一個9維向量表示，所述9維向量包括：1維歸一化高度值、4維對稱面投影法向量與位置、4維對稱面一致的方向阻擋；

獲取外觀紋理模型的每個頂點的全局幾何特征和外觀紋理模型的其他位置的全局幾何特征；

根據(jù)三維模型的每個頂點的全局幾何特征進(jìn)行插值計算，確定參數(shù)網(wǎng)格上三維模型的其他位置的全局幾何特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維模型的外觀紋理合成方法，其特征在于，確定外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征的相似性信息，包括：

根據(jù)塊匹配方法，通過外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征反復(fù)更新最近鄰場NNF直至收斂，確定三維模型每個頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，或者接收用戶的選擇指令，確定用戶的選擇指令對應(yīng)的感興趣區(qū)域，確定所述感興趣區(qū)域的三維模型頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維模型的外觀紋理合成方法，其特征在于，所述外觀紋理模型的每個頂點對應(yīng)有一個第一幾何偏移向量；

根據(jù)所述相似性信息對所述三維模型進(jìn)行第一級幾何紋理增強(qiáng)，生成第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型，包括：

根據(jù)三維模型每個頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第一幾何偏移向量；或者根據(jù)所述感興趣區(qū)域的三維模型頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第一幾何偏移向量；

將所述一個或多個第一幾何偏移向量進(jìn)行平均值處理，確定三維模型各頂點的第二幾何偏移向量；

根據(jù)三維模型各頂點的第二幾何偏移向量，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

所述第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的每個頂點位置為：

$P_{deform}=\underset{P}{\mathrm{argmin}}\left(\right|\left|{\hat{D}}_m\right(P_{t\arg et})-P|{|}^2+{\mathrm{\βE}}_s\left(P\right));$

其中，P為三維模型當(dāng)前的頂點位置；E_s(P)為形狀正則項；D_m(P_target)為根據(jù)第二幾何偏移向量移動后的頂點位置；β為平衡參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維模型的外觀紋理合成方法，其特征在于，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的幾何特征圖，包括：

以第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型中的每個頂點為球心，以預(yù)先設(shè)置的四個長度為半徑，確定所述四個長度對應(yīng)的球與第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型相交的部分占四個長度各自對應(yīng)的球的體積比率；所述體積比率為所述四個長度對應(yīng)在該頂點處的固態(tài)曲率角；

將第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的全局幾何特征的9維向量與四個長度對應(yīng)在該頂點處的固態(tài)曲率角構(gòu)成的4維向量，構(gòu)成第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的13維幾何特征向量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維模型的外觀紋理合成方法，其特征在于，根據(jù)所述幾何特征圖作為引導(dǎo)，進(jìn)行外觀與材質(zhì)互相關(guān)合成，生成合成的幾何紋理和合成的材質(zhì)紋理，包括：

根據(jù)公式：

$\sqrt{\mathrm{\Λ}}{W}_x^{T}X\≈\sqrt{\mathrm{\Λ}}{W}_y^{T}Y$

確定降低維度后的實際使用特征向量其中，W_x和W_y表示最大相關(guān)性分析的返回矩陣；為對角矩陣；X為第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的13維幾何特征向量；Y為第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型對應(yīng)的外觀紋理模型；

通過距離函數(shù)：

$\hat{d}(r,t)=\mathrm{\γ}\left(d_f\right)d_f(r,t)+(1-\mathrm{\γ}(d_f\left)\right)d_t(r,t)+\mathrm{\μ}\mathrm{\Ω}\left(s\right);$

根據(jù)降低維度后的實際使用特征向量進(jìn)行特征引導(dǎo)，進(jìn)行包含3維材質(zhì)紋理和1維幾何紋理的合成，生成合成的幾何紋理和合成的材質(zhì)紋理；其中，r和t為降低維度后的實際使用特征向量中的兩個特征向量；為以兩個特征向量為中心的塊區(qū)域之間的距離；d_f(r,t)為以兩個特征向量為中心的塊區(qū)域之間的歐氏距離；d_t(r,t)為以兩個特征向量為中心的塊區(qū)域的當(dāng)前合成紋理的歐式距離；為權(quán)重函數(shù)；Ω(s)為合成紋理的使用次數(shù)；μ為預(yù)設(shè)參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維模型的外觀紋理合成方法，其特征在于，在第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型上根據(jù)所述合成的幾何紋理進(jìn)行第二級幾何紋理增強(qiáng)，生成第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型，包括：

根據(jù)第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型每個頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第三幾何偏移向量；或者根據(jù)用戶選擇的感興趣區(qū)域的第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第一幾何偏移向量；

將所述一個或多個第三幾何偏移向量進(jìn)行平均值處理，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點的第四幾何偏移向量；

根據(jù)第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點的第四幾何偏移向量，確定第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

所述第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的每個頂點位置為：

${P_{deform}}^{\′}=\underset{P^{\′}}{\mathrm{argmin}}\left(\right|\left|{{\hat{D}}_m}^{\′}\right(P_{t\arg et})-P^{\′}|{|}^2+{{\mathrm{\βE}}_s}^{\′}\left(P^{\′}\right));$

其中，P'為第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型當(dāng)前的頂點位置；E_s'(P')為形狀正則項；D_m'(P_target)為根據(jù)第四幾何偏移向量移動后的頂點位置；β為平衡參數(shù)。

8.一種三維模型的外觀紋理合成裝置，其特征在于，包括：

模型獲取單元，用于獲取預(yù)先設(shè)置的外觀紋理模型和用戶輸入的三維模型；

全局幾何特征確定單元，用于確定預(yù)先設(shè)置的外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征；

相似性確定單元，用于確定外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征的相似性信息；

第一級幾何紋理增強(qiáng)單元，用于根據(jù)所述相似性信息對所述三維模型進(jìn)行第一級幾何紋理增強(qiáng)，生成第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

幾何特征圖確定單元，用于確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的幾何特征圖；

合成紋理生成單元，用于根據(jù)所述幾何特征圖作為引導(dǎo)，進(jìn)行外觀與材質(zhì)互相關(guān)合成，生成合成的幾何紋理和合成的材質(zhì)紋理；

第二級幾何紋理增強(qiáng)單元，用于在第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型上根據(jù)所述合成的幾何紋理進(jìn)行第二級幾何紋理增強(qiáng)，生成第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

三維模型的外觀紋理合成結(jié)果生成單元，用于在所述第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型上應(yīng)用合成的材質(zhì)紋理，并進(jìn)行渲染，得到三維模型的外觀紋理合成結(jié)果。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三維模型的外觀紋理合成裝置，其特征在于，所述全局幾何特征確定單元，具體用于：

將外觀紋理模型和三維模型通過各自的對稱平面進(jìn)行對齊；所述對稱平面通過RANSAC算法獲得；

在參數(shù)網(wǎng)格上，確定三維模型的每個頂點的全局幾何特征；其中，所述每個頂點的全局幾何特征由一個9維向量表示，所述9維向量包括：1維歸一化高度值、4維對稱面投影法向量與位置、4維對稱面一致的方向阻擋；

獲取外觀紋理模型的每個頂點的全局幾何特征和外觀紋理模型的其他位置的全局幾何特征；

根據(jù)三維模型的每個頂點的全局幾何特征進(jìn)行插值計算，確定參數(shù)網(wǎng)格上三維模型的其他位置的全局幾何特征。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維模型的外觀紋理合成裝置，其特征在于，所述相似性確定單元，具體用于：

根據(jù)塊匹配方法，通過外觀紋理模型的全局幾何特征和三維模型的全局幾何特征反復(fù)更新最近鄰場NNF直至收斂，確定三維模型每個頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，或者接收用戶的選擇指令，確定用戶的選擇指令對應(yīng)的感興趣區(qū)域，確定所述感興趣區(qū)域的三維模型頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三維模型的外觀紋理合成裝置，其特征在于，所述外觀紋理模型的每個頂點對應(yīng)有一個第一幾何偏移向量；

所述第一級幾何紋理增強(qiáng)單元，具體用于：

根據(jù)三維模型每個頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第一幾何偏移向量；或者根據(jù)所述感興趣區(qū)域的三維模型頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第一幾何偏移向量；

將所述一個或多個第一幾何偏移向量進(jìn)行平均值處理，確定三維模型各頂點的第二幾何偏移向量；

根據(jù)三維模型各頂點的第二幾何偏移向量，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

所述第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的每個頂點位置為：

$P_{deform}=\underset{P}{\mathrm{argmin}}\left(\right|\left|{\hat{D}}_m\right(P_{t\arg et})-P|{|}^2+{\mathrm{\βE}}_s\left(P\right));$

其中，P為三維模型當(dāng)前的頂點位置；E_s(P)為形狀正則項；D_m(P_target)為根據(jù)第二幾何偏移向量移動后的頂點位置；β為平衡參數(shù)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的三維模型的外觀紋理合成裝置，其特征在于，所述幾何特征圖確定單元，具體用于：

以第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型中的每個頂點為球心，以預(yù)先設(shè)置的四個長度為半徑，確定所述四個長度對應(yīng)的球與第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型相交的部分占四個長度各自對應(yīng)的球的體積比率；所述體積比率為所述四個長度對應(yīng)在該頂點處的固態(tài)曲率角；

將第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的全局幾何特征的9維向量與四個長度對應(yīng)在該頂點處的固態(tài)曲率角構(gòu)成的4維向量，構(gòu)成第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的13維幾何特征向量。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維模型的外觀紋理合成裝置，其特征在于，所述合成紋理生成單元，具體用于：

根據(jù)公式：

$\sqrt{\mathrm{\Λ}}{W}_x^{T}X\≈\sqrt{\mathrm{\Λ}}{W}_y^{T}Y$

確定降低維度后的實際使用特征向量其中，W_x和W_y表示最大相關(guān)性分析的返回矩陣；為對角矩陣；X為第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的13維幾何特征向量；Y為第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型對應(yīng)的外觀紋理模型；

通過距離函數(shù)：

$\hat{d}(r,t)=\mathrm{\γ}\left(d_f\right)d_f(r,t)+(1-\mathrm{\γ}(d_f\left)\right)d_t(r,t)+\mathrm{\μ}\mathrm{\Ω}\left(s\right);$

根據(jù)降低維度后的實際使用特征向量進(jìn)行特征引導(dǎo)，進(jìn)行包含3維材質(zhì)紋理和1維幾何紋理的合成，生成合成的幾何紋理和合成的材質(zhì)紋理；其中，r和t為降低維度后的實際使用特征向量中的兩個特征向量；為以兩個特征向量為中心的塊區(qū)域之間的距離；d_f(r,t)為以兩個特征向量為中心的塊區(qū)域之間的歐氏距離；d_t(r,t)為以兩個特征向量為中心的塊區(qū)域的當(dāng)前合成紋理的歐式距離；為權(quán)重函數(shù)；Ω(s)為合成紋理的使用次數(shù)；μ為預(yù)設(shè)參數(shù)。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的三維模型的外觀紋理合成裝置，其特征在于，所述第二級幾何紋理增強(qiáng)單元，具體用于：

根據(jù)第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型每個頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第三幾何偏移向量；或者根據(jù)用戶選擇的感興趣區(qū)域的第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型頂點對應(yīng)外觀紋理模型中的頂點位置，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點對應(yīng)的一個或多個第一幾何偏移向量；

將所述一個或多個第三幾何偏移向量進(jìn)行平均值處理，確定第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點的第四幾何偏移向量；

根據(jù)第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型各頂點的第四幾何偏移向量，確定第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型；

所述第二級幾何紋理增強(qiáng)三維模型的每個頂點位置為：

${P_{deform}}^{\′}=\underset{P^{\′}}{\mathrm{argmin}}\left(\right|\left|{{\hat{D}}_m}^{\′}\right(P_{t\arg et})-P^{\′}|{|}^2+{{\mathrm{\βE}}_s}^{\′}\left(P^{\′}\right));$

其中，P'為第一級幾何紋理增強(qiáng)三維模型當(dāng)前的頂點位置；E_s'(P')為形狀正則項；D_m'(P_target)為根據(jù)第四幾何偏移向量移動后的頂點位置；β為平衡參數(shù)。