【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 生物器官三維模型的色彩及紋理映射技術(shù)研究 _ 專業(yè)名稱 生物醫(yī)學 工程 學生姓名 張婕 指導教師 張樹生 畢業(yè)時間 畢業(yè) 設(shè)計論文 任務(wù)書 一、 題 目： 生物器官三維模型的色彩及紋理映射技術(shù)研究 二、 指導思想和目的要求： (1)指導思想 通過 了解 OpenGL 技術(shù) 中紋理映射的相關(guān)方法，熟悉紋理映射的過程 ，能夠 在心臟三維網(wǎng) 格 模型的基礎(chǔ)上，添加紋理，表現(xiàn)人體心臟外形的色彩及特征。 (2) 目的要求 掌握紋理映射技術(shù)的相關(guān)方法，熟悉映射的過程。做到對心臟的三維模型添 加色彩，并表現(xiàn)出心臟的細節(jié)。在 VC++中 構(gòu) 建 OpenGL 環(huán) 境，并編寫相應(yīng) 的 程 序。 三、 主要技術(shù)指標： 1. 掌握紋理映射的相關(guān)函數(shù) 及方法 ； 2. 熟悉 VC++環(huán)境中編程的思想； 3. 熟悉紋理映射的過程； 4. 設(shè)計實現(xiàn)紋理映射的程序； 5. 軟 件原 型系統(tǒng) 實現(xiàn)： 實現(xiàn)語言為基于 VC++基礎(chǔ)上的 OpenGL。 四、 進度與要求： 56 周 查閱與翻譯資料，紋理映射的概念及相關(guān)算法， 熟悉紋理映射的過程，熟悉編程語言。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 2 79 周 完成紋理映射程序的設(shè)計。 1013 周 編程實現(xiàn)算法。 1416 周 完成論文撰寫。 1718 周 論文答辯。 五、 主要參考書及參考資料： [1] Bruno Levy and JeanLaurent Mallet. NonDistorted Texture Mapping For Sheared Triangulated Meshes [2] Greg Turk. Texture Synthesis on Surfaces [3] Dave Shrener， Mason Woo ， Jackie Neider， Tom Davis 著 ， 鄧鄭祥譯 .OpenGL編程指南（第四版） .人民郵電出版社 .2020 [4] 和平鴿工作室 .OpenGL 三維圖形系統(tǒng)開發(fā)與實用技術(shù)（基礎(chǔ)編程篇） .清華大學出版社 .重慶大學出版社 [5] 孫家廣，楊長貴編著 .計算機圖形學（第三版） .北京：清華大學出版社， 1995 [6]王雪莉 李宗民 .Visual C++下 OpenGL開發(fā)框架與應(yīng)用 .電腦學習第 5期 .. 學 生 張 婕 指導教師 張樹生 系主任 苑偉政 本科畢業(yè)設(shè)計論文 I 摘 要 三維建模是當前計算機視覺與計算機圖形學領(lǐng)域的一個研究熱點，在多媒體、人機交互、通訊等方面具有廣泛的應(yīng)用。三維建模一般包括幾何建模和紋理建模兩個方面 。 本論文著重論述三維心臟建模中的紋理映射問題。 在 采集好的心臟幾何數(shù)據(jù)以及建立好的心臟網(wǎng)格模型 的 基 礎(chǔ)上，進一步 研究 如何對心臟網(wǎng)格模型 實現(xiàn)色彩和 紋理 映射 。 我們的基本方法是 應(yīng)用程序 讀入 心臟的 二維 圖片， 再 將三維心臟網(wǎng)格模型 經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)等 坐標變換， 投影 到二維平面上 ， 使 心臟網(wǎng)格模型 的位置與 圖像 中心臟的位置 相 對應(yīng)，然后 用視圖區(qū)與窗口區(qū)的坐標轉(zhuǎn)換公式 求解 圖像 中 的 點坐標 與模型中 的三維坐標 之 間的 對應(yīng)關(guān)系 ， 應(yīng)用 程序 對心臟 進行 紋理 映射。在 完成 幾何模型與指定圖像間的紋理映 射 之后， 通過 進一步合成心臟的局部紋理，從而完成心臟紋理模型的構(gòu)建。所有的工作是在 VC++基礎(chǔ)上 構(gòu) 建 的 OpenGL環(huán)境 中完成的。 論文中 也給出了相關(guān)實驗結(jié)果， 并且 就仍然存在的問題進行分析， 最后 提出了對下一步工作的展望。 關(guān)鍵字 ： 紋理映射， 坐標變換 ， 紋理 坐標， OpenGL 本科畢業(yè)設(shè)計論文 II ABSTRACT 3D modeling is an active topic in puter vision and puter graphics, which has broad applications in multimedia, humanmachine interaction, munication, etc. Generally, 3D modeling techniques can be classified into two categories: geometry modeling and texture modeling. In this thesis, we focus on the topic about how to estimate the texture mapping between the heart mesh model and a color image. We utilize the acquired heart geometry images and the heart mesh model from the geometry images. After that, we generate heart texture models by the registration between the constructed mesh model and one color image. The image of the color photo of heart model is firstly read by application program. And then the 3D heart mesh model is preprocessed by using translation and rotating transformations to map it into 2D plane, in order to make the model to match the heart in the image. After all the transform of coordinate and projection, we use the coordinate transforms formula between view area and window area to evaluating corresponding relation of the coordinate between the model and image. Then write mapping program in OpenGL to finish the work. With the estimated parameters, a part texture map is synthesized from the texture mapping corresponding to the image, and then e into being a part of heart with texture. All of the work are finished in the surroundings of OpenGL on the base of VC++. Experimental results are given to demonstrate the performance of our method. Some existed problems are also analyzed and the future work to be done is discussed. Key words: texture mapping, coordinate transform, texture coordinate, OpenGL 本科畢業(yè)設(shè)計論文 III 目 錄 摘 要 ..................................................................I ABSTRACT..............................................................II 第一章 緒 論 .......................................................1 畢業(yè)設(shè)計的意義 ..................................................1 紋理映射技術(shù)的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀 ................................2 研究背景 ..................................................2 發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................3 論文主要工作及本文結(jié)構(gòu) ..........................................4 本文的主要工作 ............................................4 研究內(nèi)容和目標 ............................................5 本文的結(jié)構(gòu) ................................................5 第二章 三維圖形概論及基礎(chǔ)平臺簡介 ..................................6 3D 圖形概述 .....................................................6 OpenGL .........................................................8 OpenGL 的基本功能與操作 ...................................8 OpenGL 的體系結(jié)構(gòu) ........................................10 OpenGL 繪制幾何圖元 ......................................11 在 OpenGL 中使用顏色 ......................................12 在 OpenGL 中使用光照 ......................................12 在 OpenGL 中使用材質(zhì) ......................................13 在 OpenGL 中使用紋理映射 .................................13 VC++面向?qū)ο蠹夹g(shù) ..............................................14 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的內(nèi)容 .......................................14 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的特征 .......................................14 本科畢業(yè)設(shè)計論文 IV 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用 .......................................15 第三章 紋理映射技術(shù)及映射思路 .....................................17 紋理函數(shù)的定義及控制 ..........................................17 紋理函數(shù)的定義 ...........................................17 紋理數(shù)據(jù)的獲取 ...........................................18 紋理映射的反走樣處理 .....................................19 紋理控制 .................................................19 光照函數(shù) .................................................21 心臟模型在窗口區(qū)和視圖區(qū)中的坐標變換 ..........................21 心臟模型紋理坐標的獲取 ........................................23 心臟模型的映射思路 .............................................25 第四章 心臟模型上的紋理映射 .......................................26 VC++下 OpenGL 環(huán)境的構(gòu)建 .......................................26 心臟模型數(shù)據(jù)來源 ..............................................29 心臟模型數(shù)據(jù)的采集 ................