几何结构引导的三维模型色彩编辑与处理问题研究

Mesh color editing and processing has a wide range of applications in computer animation, 3d games and 3d heritage restoration, etc.. Compared with the in-depth study of geometric properties of 3d model, color as another important attribute of 3D model, is just at the early stages of studying. This project will focus on the color attribute of 3D mesh model, and study the color editing and processing of 3D model guided by geometric structure. The main contents include: (1) interactive color editing propagation based on manifold structure constraint, enhancing the consistency of propagation while reducing the color bleeding around the boundaries; (2) 3d model color transfer based on the Laplacian constraints, including the study of mesh segmentation based on geometric characteristics and color information, the feature mapping method via local Laplacian structure constraints; (3) color enhancing algorithm based on sample learning, building a local linear mapping between the color space of Kinect and 3dMD model, which is then used to enhance the color of the low quality 3d model scanned by Kinect. Through the research of this project, it will effectively reduce the complexity of 3d color editing and improve the accuracy and efficiency of mesh color editing and processing.

三维网格模型色彩编辑及处理在计算机动画、3D游戏以及文物3D复原等领域有着广泛的应用。与三维模型几何属性的研究相比，色彩作为三维模型的另外一个重要属性，还处于研究的初期，仍有大量问题亟待解决。本项目拟以三维网格模型的色彩属性作为研究对象，围绕几何结构引导的三维模型色彩编辑与处理问题展开研究，主要研究内容包括：(1)基于流形结构约束的交互色彩编辑传播，实现色彩传播的局部一致性，同时降低色彩传播在边界处的渗透问题; (2)基于图拉普拉斯约束的网格色彩传递, 通过研究基于几何特征和色彩信息融合的网格分割算法以及基于局部图拉普拉斯结构约束的特征匹配模型实现色彩传递的一致性; (3)基于样本学习的网格色彩增强算法, 通过研究建立Kinect-3dMD模型色彩空间之间的局部线性映射, 实现低质量三维模型的色彩增强。通过本项目的研究，将有效降低三维模型色彩编辑的复杂度，提高网格色彩编辑的效率。

本项目以三维媒体的色彩属性作为研究对象，主要围绕几何结构引导的三维模型色彩编辑与处理问题，从色彩编辑传播、色彩传递以及色彩增强三个方向开展了深入研究，在如何降低色彩编辑传播过程中的边界渗透现象以及编辑传播的局部一致性两个关键科学问题上取得了一定的研究进展。主要包括：研究建立了基于稀疏图正则化的交互式三维网格色彩编辑传播与增强算法；建立了基于局部流形结构约束的色彩编辑算法，有效增强了色彩编辑的局部一致性；为提高三维特征提取的鲁棒性，本项目提出了基于局部流形一致约束的法向估计算法；为提升色彩编辑的语义一致性，本项目提出了基于跨尺度匹配及语义检测的色彩编辑传播算法，结合统计学习，有效降低了编辑结果的语义冲突。.经过四年的研究，本项目顺利完成了计划书所要求的研究任务，发表学术论文12篇，其中5篇论文发表在本领域国际一流期刊IEEE Transactions on Image Processing及IEEE Transactions on Visual and Computer Graphics上；参加国内国际学术会议10人次，做分会场报告5次；获国家发明专利授权4项，受理1项；获批软件著作权1项；培养硕士研究生4名。