最近因爲研一的課程、作業太多，平時很少有時間幹自己的事情，也好久沒有寫新的文章。而且！！！最倒黴的是，我的算法課由於前兩節沒選課！導致不知道作業還有截止時間，oh，fuck！！少交了好幾次哦我滴龜龜！！
嘛，吐槽完了，開始正題。前段時間基於C++做了一個Normal map的生成器。用處是把一副圖像轉換成Normal map，對於我們做Graphics的人來說，還是蠻有用的。
首先還是慣例貼一下實驗結果：
一、Experimental Results
(1) Mapping on sphere with a stone picture.
(2) Mapping on plane with an anime picture.
(3) Mapping on a soldier model with a wall picture.
(4) A result set of my program.(Pair of original image and normal image)
二、我提供的一些資源：
1. 程序的下載鏈接：
2. 參考文獻：
三、算法原理
下圖是本文采用的Normal map generator的pipeline。使用該方法獲得到的Normal map和常規方法的要平滑逼真的多。
1. 獲取原始圖像的grayscale image.
首先，加載一副彩色圖像，並將其轉換爲灰度圖像，即Grayscale Image。採用下式來將r,g,b值轉換爲灰度gray：
此時設點(i,k)處的灰度值記爲G(i,k)。
2. 利用gradient來計算初步的Normal map 1
這裏我們利用更高的grayscale image來獲取一個初步的Normal Map。由於Normal是一個三維向量(x,y,z)，所以我們利用如下方法來計算點(i,k)處的法向量：
利用Sobel算法來計算水平和數值方向的梯度，即：
此時，點(i,k)處的Normal值即：
其中，
3. 對downscale後的image重新計算一個縮小的中間normal map 2
雖然通過上面的步驟就能夠得到一個初步的Normal map 1，但是僅僅這樣獲取到的Normal map是不夠光滑的。因此，我們這裏採用一種PS中常用的手段來對修正法線。
我們對原始圖像進行一個降採樣，即縮小輸入的Grayscale Image。例如，縮小至原來的50%。然後對這個縮小後的Grayscale Image進行第2步中的處理，求得一個縮小的Normal map2
4. 將兩個Normal map合併得到最終的法線圖
將縮小後的Normal map2放大回原來的大小，然後與Normal map1求一個平均，這樣就得到了最終的Normal map。