Python 中利用 OpenCV 实现 UV 纹理映射指南

python

2024-03-03 09:17:31

在 Python 中利用 OpenCV 进行 3D 渲染中的 UV 纹理映射：实用指南

引言

UV 纹理映射是 3D 渲染中至关重要的技术，它将 2D 纹理图像映射到 3D 模型的表面。通过在 Python 中使用 OpenCV 库，我们可以轻松地实现这一过程，从而提升渲染的逼真度和吸引力。

准备阶段

要开始，你需要准备以下图像文件：

纹理图像（image_a）：要映射到模型上的图像
渲染图像（image_b）：3D 模型渲染的图像
UV 映射图像（image_uv）：存储 UV 坐标的图像
遮罩图像（image_matte）：用于混合纹理和渲染图像

实现 UV 纹理映射

步骤 1：调整纹理图像

首先，调整纹理图像的大小和高宽比，使其与渲染图像匹配。

步骤 2：准备 UV 映射图像

将 UV 映射图像转换为浮点类型，然后将其除以 65535.0 归一化。将归一化的 UV 映射图像取幂（gamma = 2.2）以校正伽马值。

步骤 3：旋转和重新映射图像

顺时针旋转纹理图像 90 度，然后使用 OpenCV 的 remap() 函数将其重新映射到 UV 映射图像的坐标系中。

步骤 4：混合图像

将遮罩图像转换为浮点类型并归一化。将其转换为 3 通道图像，然后使用 multiply() 函数混合重映射的纹理图像和渲染图像，使用遮罩图像作为混合权重。

示例代码

import cv2
import numpy as np

# 调整纹理图像
image_a = cv2.resize(image_a, (image_b.shape[1], image_b.shape[1]))

# 准备 UV 映射图像
uv_map_normalized = image_uv.astype(np.float32) / 65535.0
uv_map_normalized = np.power(uv_map_normalized, 2.2)
uv_map_u = uv_map_normalized[:, :, 1] * image_a[1].shape[0]
uv_map_v = uv_map_normalized[:, :, 2] * image_a[0].shape[0]

# 旋转和重新映射图像
remapped_image = cv2.remap(cv2.rotate(image_a, cv2.ROTATE_90_CLOCKWISE), uv_map_u, uv_map_v, cv2.INTER_CUBIC)

# 混合图像
alpha_normalized = image_matte.astype(np.float64) / 255.0
alpha_normalized = np.stack((alpha_normalized,) * 3, axis=-1).astype(np.uint8)
result_1 = cv2.multiply(remapped_image, alpha_normalized)
result_2 = cv2.multiply(image_b, 1 - alpha_normalized)
blended_image = cv2.add(result_1, result_2)