给一个代码说明纹理映射过程

时间: 2024-02-03 18:12:27 浏览: 28
纹理映射(Texture Mapping)是计算机图形学中的一个重要概念,用于将纹理图像映射到三维模型表面上,从而增强模型的真实感和细节。以下是一个简单的代码示例,说明了纹理映射的过程: ```python # 导入所需库 import cv2 import numpy as np # 加载模型和纹理图像 obj = cv2.imread('model.obj') texture = cv2.imread('texture.jpg') # 定义模型表面的三角形顶点和纹理坐标 vertices = [[0, 0, 0], [0, 1, 0], [1, 0, 0]] tex_coords = [[0, 0], [0, 1], [1, 0]] # 定义相机位置和投影矩阵 camera_pos = [0, 0, 1] projection_matrix = np.array([[1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1]]) # 遍历模型表面的所有三角形,计算纹理映射后的颜色值 for i in range(len(obj) - 2): # 获取当前三角形的顶点和纹理坐标 v1, v2, v3 = vertices[obj[i][0] - 1], vertices[obj[i][1] - 1], vertices[obj[i][2] - 1] t1, t2, t3 = tex_coords[obj[i][3] - 1], tex_coords[obj[i][4] - 1], tex_coords[obj[i][5] - 1] # 计算三角形的法向量和相机到三角形的距离 normal = np.cross(v2 - v1, v3 - v1) distance = np.dot(normal, v1 - camera_pos) # 如果三角形背面朝向相机,则跳过该三角形 if distance > 0: continue # 计算三角形在相机坐标系下的顶点和纹理坐标 v1_cam = np.dot(projection_matrix, v1 - camera_pos) v2_cam = np.dot(projection_matrix, v2 - camera_pos) v3_cam = np.dot(projection_matrix, v3 - camera_pos) t1_cam = np.dot(projection_matrix, np.array([t1[0], t1[1], 1])) t2_cam = np.dot(projection_matrix, np.array([t2[0], t2[1], 1])) t3_cam = np.dot(projection_matrix, np.array([t3[0], t3[1], 1])) # 根据透视投影的原理,将相机坐标系下的顶点和纹理坐标归一化到屏幕坐标系下 v1_screen = np.array([v1_cam[0] / v1_cam[2], v1_cam[1] / v1_cam[2]]) v2_screen = np.array([v2_cam[0] / v2_cam[2], v2_cam[1] / v2_cam[2]]) v3_screen = np.array([v3_cam[0] / v3_cam[2], v3_cam[1] / v3_cam[2]]) t1_screen = np.array([t1_cam[0] / t1_cam[2], t1_cam[1] / t1_cam[2]]) t2_screen = np.array([t2_cam[0] / t2_cam[2], t2_cam[1] / t2_cam[2]]) t3_screen = np.array([t3_cam[0] / t3_cam[2], t3_cam[1] / t3_cam[2]]) # 将屏幕坐标系下的顶点和纹理坐标转换成像素坐标系下的整数值 v1_pixel = np.array([int(v1_screen[0] * texture.shape[1]), int(v1_screen[1] * texture.shape[0])]) v2_pixel = np.array([int(v2_screen[0] * texture.shape[1]), int(v2_screen[1] * texture.shape[0])]) v3_pixel = np.array([int(v3_screen[0] * texture.shape[1]), int(v3_screen[1] * texture.shape[0])]) t1_pixel = np.array([int(t1_screen[0] * texture.shape[1]), int(t1_screen[1] * texture.shape[0])]) t2_pixel = np.array([int(t2_screen[0] * texture.shape[1]), int(t2_screen[1] * texture.shape[0])]) t3_pixel = np.array([int(t3_screen[0] * texture.shape[1]), int(t3_screen[1] * texture.shape[0])]) # 根据三角形的顶点和纹理坐标,利用双线性插值计算每个像素的纹理颜色值 for x in range(min(v1_pixel[0], v2_pixel[0], v3_pixel[0]), max(v1_pixel[0], v2_pixel[0], v3_pixel[0])): for y in range(min(v1_pixel[1], v2_pixel[1], v3_pixel[1]), max(v1_pixel[1], v2_pixel[1], v3_pixel[1])): if x < 0 or x >= texture.shape[1] or y < 0 or y >= texture.shape[0]: continue if point_in_triangle(np.array([x, y]), v1_pixel, v2_pixel, v3_pixel): weight1 = barycentric(np.array([x, y]), v2_pixel, v3_pixel, v1_pixel) weight2 = barycentric(np.array([x, y]), v1_pixel, v3_pixel, v2_pixel) weight3 = barycentric(np.array([x, y]), v1_pixel, v2_pixel, v3_pixel) tex_color1 = texture[t1_pixel[1], t1_pixel[0]] tex_color2 = texture[t2_pixel[1], t2_pixel[0]] tex_color3 = texture[t3_pixel[1], t3_pixel[0]] color = weight1 * tex_color1 + weight2 * tex_color2 + weight3 * tex_color3 obj[y, x] = color ``` 上述代码中,`vertices` 和 `tex_coords` 分别表示模型表面的三角形顶点和纹理坐标。在遍历模型表面的所有三角形时,我们首先计算每个三角形在相机坐标系下的顶点和纹理坐标,然后将它们归一化到屏幕坐标系下,并转换成像素坐标系下的整数值。接下来,我们根据双线性插值的原理,在三角形内部的每个像素位置计算出纹理颜色值,并将其赋值给模型表面的对应像素。

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