三维模型表面纹理合成是大规模场景渲染中一项不可或缺的重要技术,往往利用小块的二维纹理图像作为样本,合成出贴合三维模型表面的大块纹理,并覆盖整个三维模型。合成的纹理常用于装饰物体的细节结构,以替代复杂的几何细节,从而减少合成和绘制几何细节带来的开销。然而,现有方法在对于由离散纹理元素组成的规则或近似规则的纹理(如豹纹、墙面、布料等纹理)时,合成的纹理中容易产生破裂的纹理元素,使得无法获得连续的纹理结构。针对由纹理元素组成的样本纹理在三维模型表面纹理合成中难以保持样本纹理结构规律性的问题,本文围绕三维模型表面纹理元素分布构建和纹理元素映射两个方面进行深入的研究,并提出了一种基于纹理元素分布构建的三维模型表面纹理合成方法。(1)为了在三维模型表面上构建纹理元素分布,本文方法首先对二维样本纹理进行分析,从中提取出纹理元素及其连通关系。然后,通过用户交互的方式,在三维模型表面上确定待合成纹理的初始位置,并利用邻域比较以局部扩张-冲突检测的形式,从三维模型表面初始位置上开始逐步构建纹理元素的分布,使之与样本纹理的纹理元素分布具有一定的外观相似性。其中,在进行邻域比较时,考虑到样本纹理中纹理元素的连通关系是二维的,而合成的纹理元素分布位于三维模型表面,本文对现有邻域比较方法进行扩展,使之能适用于三维模型表面纹理合成。此外,本文还提出了纹理元素冲突检测方法,对分布构建过程中的纹理元素冲突进行针对性的处理。(2)获得三维模型表面纹理元素的分布后,需要将纹理元素分别映射到三维模型表面对应位置。本文采用了一种自适应的局部参数化方法,可以根据三维模型表面的局部曲率的不同,使用多种局部参数化方法,在三维模型表面各个局部区域上分别进行纹理映射,以提高纹理元素映射结果的质量。实验结果表明,本文方法能够在三维模型表面合成高质量的纹理,并在保持纹理元素完整性和保持样本纹理潜在规律性的同时,能够使得已合成纹理中扭曲程度较低且是连续、无接缝的。