一種物體的三維真實感重建方法、系統及電子設備技術方案

本發明專利技術屬于計算機視覺技術應用技術領域，提供了一種物體的三維真實感重建方法、系統及電子設備。該方法及系統中，在建立物體的三維紋理模型后，首先通過馬爾科夫算法對三維紋理模型進行分割，得到各區域間紋理接縫最小的最優分割方式，再結合對不同區域的邊緣三角形進行處理，達到消除紋理接縫的目的，重建物體的真實感三維模型。相對于現有在建立三維紋理模型后直接對邊緣三角形處理或對重疊區域的紋理進行處理來實現紋理融合的方法，該方法能夠更有效的消除紋理接縫，實現三維紋理模型中各圖像區域之間的平滑、自然過渡，融合效果也更佳。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于計算機視覺技術應用
，尤其涉及一種物體的三維真實感重建方法、系統及電子設備。
技術介紹
物體的三維真實感重建在游戲開發、動畫、影視制造和三維電視等領域具有廣泛的潛在應用。隨著三維掃描設備的發展，對真實感三維模型的研究在近年來越發引起學者的興趣，它是連接現實生活和虛擬世界的橋梁?，F有技術提供的物體的三維真實感重建典型方法包括如下步驟首先采集物體各個視角的深度圖像的數據，利用深度圖像的數據建立物體的幾何模型；之后通過對幾何模型中重疊區域圖像的深度數據的調整和匹配，將不同坐標系下的深度圖像數據匹配到同一世界坐標系下，并進一步對其進行深度融合處理，以祛除冗余數據，最終得到一個完整的、沒有冗余數據的、描述物體外形的三維點云模型；之后，通過各種不同的形式(如三角網格、B樣條曲面、隱式曲面和細分曲面等)對物體的幾何模型進行表達。但僅用幾何模型并不能實現對物體進行真實表象，要建立物體的具有真實感的三維模型，就必須進行紋理映射，把采集到的紋理圖像映射到幾何模型表面，得到三維模型，并對三維模型中各區域進行紋理融合處理，消除模型表面由于光照變化、物體表面非完全漫反射、幾何模型的重建精度以及紋理圖和模型的匹配誤差等因素引起的紋理接縫或人工痕跡，實現三維真實感模型的重建。其中，紋理融合的方法主要有兩種一種是通過對三維模型中不同區域的邊緣三角形的處理，實現色彩的自然過渡，如根據幾何三角形與拍攝視場的姿態、以及三角形的可見性來確定邊緣三角形，并通過對邊緣三角形顏色的插值或均值處理，實現色彩的均衡過渡。該方法在融合后在邊緣往往有細縫出現或模糊現象產生，不能完全實現紋理的平滑過渡。另一種是對不同視場的重疊區域的紋理進行處理，實現不同視角拍攝紋理的融合，重建真實感三維模型。但由于對具有復雜拓撲空間幾何形體的紋理融合，一般很難得到其參數化，并且由于深度圖像匹配精度、以及重建幾何模型誤差等外在因素的限制，通常在物體表面仍有少量的細縫存在。綜上所述，現有的物體的三維真實感重建典型方法在建立三維模型后，或者直接通過對不同區域的邊緣三角形進行處理、或者通過對重疊區域的紋理進行處理來實現紋理融合，融合后的物體模型仍有細縫存在，融合效果不佳
技術實現思路
·本專利技術實施例的目的在于提供一種物體的三維真實感重建方法，旨在解決現有技術在建立三維模型后，或者直接通過對不同區域的邊緣三角形進行處理、或者通過對重疊區域的紋理進行處理來實現紋理融合，融合效果不佳的問題。本專利技術實施例是這樣實現的，一種物體的三維真實感重建方法，所述方法包括以下步驟利用三維掃描設備采集待重建物體的深度圖像數據和紋理圖像數據，利用所述深度圖像數據建立所述待重建物體在世界坐標系下的幾何模型，并將采集的所述紋理圖像數據映射到所述幾何模型上，得到所述待重建物體的三維紋理模型；利用馬爾科夫算法得到所述三維紋理模型的最優分割結果，并提取分割后各圖像區域的邊緣三角形；對分割后的所述三維紋理模型的紋理接縫進行融合，重建所述待重建物體的真實感三維模型。本專利技術實施例的另一目的在于提供一種物體的三維真實感重建系統，所述系統包括三維模型建模單元，用于利用三維掃描設備采集待重建物體的深度圖像數據和·紋理圖像數據，利用所述深度圖像數據建立所述待重建物體在世界坐標系下的幾何模型，并將采集的所述紋理圖像數據映射到所述幾何模型上，得到所述待重建物體的三維紋理模型；分割單元，用于利用馬爾科夫算法得到所述三維模型建模單元得到的所述三維紋理模型的最優分割結果，并提取分割后各圖像區域的邊緣三角形；融合處理單元，用于對所述分割單元分割后的所述三維紋理模型的紋理接縫進行融合，重建所述待重建物體的真實感三維模型。本專利技術實施例的另一目的在于提供一種電子設備，所述電子設備包括一如上所述的物體的三維真實感重建系統。本專利技術實施例提供的物體的三維真實感重建方法及系統中，在建立物體的三維紋理模型后，首先通過馬爾科夫算法對三維紋理模型進行分割，得到各區域間紋理接縫最小的最優分割方式，再結合對不同區域的邊緣三角形進行處理，達到消除紋理接縫的目的，重建物體的真實感三維模型。相對于現有在建立三維紋理模型后直接對邊緣三角形處理或對重疊區域的紋理進行處理來實現紋理融合的方法，該方法能夠更有效的消除紋理接縫，實現三維紋理模型中各圖像區域之間的平滑、自然過渡，融合效果也更佳。附圖說明圖I是本專利技術實施例提供的物體的三維真實感重建方法的流程圖；圖2是本專利技術實施例提供的物體的三維真實感重建系統的結構原理圖；圖3是圖2中三維模型建模單元的結構原理圖；圖4是圖2中融合處理單元的結構原理圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。針對現有技術存在的問題，本專利技術實施例提供的物體的三維真實感重建方法中，在建立物體的三維紋理模型后，首先通過馬爾科夫算法對三維紋理模型進行分割，得到各區域間紋理接縫最小的最優分割方式，再結合對不同區域的邊緣三角形進行處理，達到消除紋理接縫的目的。圖I示出了本專利技術實施例提供的物體的三維真實感重建方法的流程，包括以下步驟步驟Sll :利用三維掃描設備采集待重建物體的深度圖像數據和紋理圖像數據，利用深度圖像數據建立待重建物體在世界坐標系下的幾何模型，并將采集的紋理圖像數據映射到幾何模型上，得到待重建物體的三維紋理模型。其中，深度圖像中的每一坐標值表示 掃描點的空間坐標信息，其定義為本領域技術人員所公知，在此不再贅述。本專利技術實施例中，三維掃描設備包括投影儀，用于向待重建物體表面投影結構光(如條形光等)；置于投影儀一側的黑白相機，用于采集待重建物體的深度圖像數據；置于投影儀另一側的彩色相機，用于采集待重建物體的紋理圖像數據。則驟Sll中，利用三維掃描設備采集待重建物體的深度圖像數據和紋理圖像數據，利用深度圖像數據建立待重建物體在世界坐標系下的幾何模型的步驟可進一步包括以下步驟步驟Slll :三維掃描設備中的投影儀向待重建物體表面投射結構光，以產生采集區域的約束條件，之后三維掃描設備中的黑白相機和彩色相機圍繞待重建物體，從不同視角采集待重建物體的深度圖像數據和紋理圖像數據。步驟S 112 :利用局部坐標系之間的變換關系，將采集到的深度圖像數據統一到世界坐標系下，得到不同采集視角下的待重建物體在世界坐標系下的空間三維點坐標。在本專利技術實施例中，假設世界坐標系上一點Xw在相鄰采集視角的兩個坐標系的成像點分別為mKc;，mp，空間坐標點Xw即為兩個坐標系射影的交點，從而構成三角法。根據主動立體視覺原理，將采集到的深度圖像數據統一到世界坐標系的步驟可以表示為 XRc =RRcXw +tRcScArc ^ KRc[l \ O^rc' =^Rc(I)s>P =KjRi id mp=mp-6(mp;Qp)其中，Xw(xw，yw, zw)表示世界坐標系的空間三維點坐標，RK。為3X3的矩陣，表示從世界坐標系到黑白相機的采集坐標系的旋轉變換，tK。為3 X I的矩陣，表示從世界坐標系到黑白相機的采集坐標系的平移向量。而^表示齊次坐標，即Xifc表示在黑白相機的采集坐標系下Χκ。的齊次坐標，S。表示尺本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種物體的三維真實感重建方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：利用三維掃描設備采集待重建物體的深度圖像數據和紋理圖像數據，利用所述深度圖像數據建立所述待重建物體在世界坐標系下的幾何模型，并將采集的所述紋理圖像數據映射到所述幾何模型上，得到所述待重建物體的三維紋理模型；利用馬爾科夫算法得到所述三維紋理模型的最優分割結果，并提取分割后各圖像區域的邊緣三角形；對分割后的所述三維紋理模型的紋理接縫進行融合，重建所述待重建物體的真實感三維模型。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭翔，劉星明，劉曉利，李阿蒙，
申請(專利權)人：深圳大學，
類型：發明
國別省市：