專利名稱：一種物體的三維真實感重建方法、系統(tǒng)及電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算機視覺技術應用技術領域，尤其涉及一種物體的三維真實感重建方法、系統(tǒng)及電子設備。
背景技術：
物體的三維真實感重建在游戲開發(fā)、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(fā)展，對真實感三維模型的研究在近年來越發(fā)引起學者的興趣，它是連接現(xiàn)實生活和虛擬世界的橋梁?，F(xiàn)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(shù)據(jù)，利用深度圖像的數(shù)據(jù)建立物體的幾何模型；之后通過對幾何模型中重疊區(qū)域圖像的深度數(shù)據(jù)的調整和匹配，將不同坐標系下的深度圖像數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，最終得到一個完整的、沒有冗余數(shù)據(jù)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(wǎng)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(xiàn)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(qū)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(xiàn)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(qū)域的邊緣三角形的處理，實現(xiàn)色彩的自然過渡，如根據(jù)幾何三角形與拍攝視場的姿態(tài)、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(xiàn)色彩的均衡過渡。該方法在融合后在邊緣往往有細縫出現(xiàn)或模糊現(xiàn)象產(chǎn)生，不能完全實現(xiàn)紋理的平滑過渡。另一種是對不同視場的重疊區(qū)域的紋理進行處理，實現(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(qū)域的邊緣三角形進行處理、或者通過對重疊區(qū)域的紋理進行處理來實現(xiàn)紋理融合，融合后的物體模型仍有細縫存在，融合效果不佳
發(fā)明內容
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本發(fā)明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(xiàn)有技術在建立三維模型后，或者直接通過對不同區(qū)域的邊緣三角形進行處理、或者通過對重疊區(qū)域的紋理進行處理來實現(xiàn)紋理融合，融合效果不佳的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)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(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)，利用所述深度圖像數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yōu)分割結果，并提取分割后各圖像區(qū)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。本發(fā)明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(tǒng)，所述系統(tǒng)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(shù)據(jù)和·紋理圖像數(shù)據(jù)，利用所述深度圖像數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yōu)分割結果，并提取分割后各圖像區(qū)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。本發(fā)明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(tǒng)。本發(fā)明實施例提供的物體的三維真實感重建方法及系統(tǒng)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(qū)域間紋理接縫最小的最優(yōu)分割方式，再結合對不同區(qū)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(xiàn)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(qū)域的紋理進行處理來實現(xiàn)紋理融合的方法，該方法能夠更有效的消除紋理接縫，實現(xiàn)三維紋理模型中各圖像區(qū)域之間的平滑、自然過渡，融合效果也更佳。


圖I是本發(fā)明實施例提供的物體的三維真實感重建方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的物體的三維真實感重建系統(tǒng)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發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明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發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明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(qū)域間紋理接縫最小的最優(yōu)分割方式，再結合對不同區(qū)域的邊緣三角形進行處理，達到消除紋理接縫的目的。圖I示出了本發(fā)明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(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)，利用深度圖像數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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。本發(fā)明實施例中，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(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)，利用深度圖像數(shù)據(jù)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(chǎn)生采集區(qū)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(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)統(tǒng)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。在本發(fā)明實施例中，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(jù)主動立體視覺原理，將采集到的深度圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一到世界坐標系的步驟可以表示為
XRc =RRcXw +tRc
ScArc ^ 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。表示尺度因子，δ (mEc; Θ。)表示黑白相機鏡頭的畸變，Θ稱為畸變系數(shù)，不同鏡頭畸變系數(shù)不相同。為精確的重建空間三維點，考慮鏡頭畸變的影響，為真實測量像素坐標值， &在祛除畸變后的得到理想坐標像素坐標值mK。。Rs為從黑白相機的采集坐標系到投影儀的投影坐標系的旋轉變換，ts為從黑白相機的采集坐標系到投影儀的投影坐標系的平移向量，且Rs、ts*別滿足
Ri =RR,!、I(2)式(2沖，Rs、tsRp、tp、KRc:、Kp可根據(jù)黑白相機的標定得到，從而利用式(I)和式(2)，即可解得空間三維點坐標Xw (Xw，yw, Zw)。步驟S113 :對統(tǒng)一到世界坐標系下的深度圖像數(shù)據(jù)進行融合和建模，以祛除得到的空間三維點坐標中的冗余數(shù)據(jù)，得到待重建物體的深度圖像點云數(shù)據(jù)(即離散的空間三維點坐標)，并以建模后的三角形網(wǎng)格模型表達待重建物體，得到待重建物體在世界坐標系下的幾何模型。另外，步驟Sll中，將采集的紋理圖像數(shù)據(jù)映射到幾何模型上，得到待重建物體的三維紋理模型的步驟可進一步包括以下步驟步驟S114 :利用平面標靶對三維掃描設備中的彩色相機進行標定，并根據(jù)一已知標志點的空間坐標和對應的圖像坐標對下式(3 )進行最小化優(yōu)化求解，得到彩色相機參數(shù)，該相機參數(shù)表征了彩色相機相對幾何模型的姿態(tài)ΣΡ—ΜΚυ，θ;Χ ΓI3)· ij其中，S為已知標志點的實際圖像坐標，i(·)為根據(jù)非線性相機模型已知標志點在世界坐標空間坐標值X投影得到的理論圖像坐標，(K，R，t，Θ)即為待求解的彩色相機參數(shù)。本發(fā)明實施例采用了微軟亞洲研究院Zhang提出的基于平面標靶的相機標定方法(詳見文獻 Z. Zhang. A flexible new technique for camera calibration. TechnicalReport, MSR-TR-98-71, Microsoft Research, 1998),通過 Zhang 法提出的相機標定確定彩色相機相對幾何模型的姿態(tài)。步驟S115 :根據(jù)得到的彩色相機參數(shù)，將彩色相機采集到的紋理圖像數(shù)據(jù)映射到幾何模型的相應區(qū)域，得到紋理面片，從而得到待重建物體的三維紋理模型。步驟S12 :利用馬爾科夫(MRF)算法得到三維紋理模型的最優(yōu)分割結果，以使得三維紋理模型的不同區(qū)域之間的紋理接縫最小，并提取分割后各圖像區(qū)域的邊緣三角形。其中，邊緣三角形是指，當三維紋理模型上，相鄰的兩個三角形的紋理顏色不是來自同一紋理圖像時，相鄰三角形邊緣會出現(xiàn)不連續(xù)的紋理，則該相鄰的兩個三角形即為邊緣三角形。本發(fā)明實施例是基于采集視角和采集到的紋理圖像之間的色彩差異，得到最優(yōu)分割結果的，該算法可有效地對較小的重疊區(qū)域的紋理進行處理。具體地，利用馬爾科夫算法得到三維紋理模型的最優(yōu)分割結果的步驟可表示為Min 拷 Edala (/J ) + if Esmooth (/J, f: )|(4)其中，第一項是對彩色相機采集視角的最優(yōu)化，人 表示幾何三角形Λ i的最優(yōu)紋理圖像來自第Hli視角采集的紋理圖像(即第IHrth張紋理圖像數(shù)據(jù))，這里/A 等于三角形法向量與采集視角方向夾角的余弦值，其中Hii為輸入的紋理圖像，且Hii e {1,2, 3,…，m}，m為紋理圖像的數(shù)量；第二項是對相鄰紋理三角形而紋理色彩來自不同采集視角的色彩差異的衡量，假設Fu為相鄰幾何三角形的公共邊緣，則Es_rf,(/T，/:)可以表示為E Smooth
)=}d{n,,i(X),nBlj(X))6/X(”
Fij其中，Π,Η (X)表示空間三維點投影到第紋理圖像的投影矩陣，d( ·)為RGB空間的顏色歐式距離，并且d(·)彡0，λ為尺度因子。若Hli=Hlj，則說明相鄰三角形的紋理來自同一視角采集的紋理圖像。步驟S13 :對分割后的三維紋理模型的紋理接縫進行融合，以消除三維紋理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像和幾何模型的匹配誤差等因素引起的紋理接縫或人工痕跡，重建真實感三維模型。具體地，對分割后的三維紋理模型的紋理接縫進行融合的步驟進一步包括以下步驟步驟S131 :建立分割后的三維紋理模型中邊緣三角形的三個頂點的向量、以及邊緣三角形內部的采樣點。假設邊緣三角形Ai的三個頂點的向量分別為Va，Vb，V。，邊緣三角形內部的采樣點為Pi，則有Pi= a Va+ β V Y Vc(6) 即是說，邊緣三角形的內部采樣點能被邊緣三角形三個頂點的向量線性表示，且有 α +β + Y =1。步驟S132 :根據(jù)步驟S114得到的相機參數(shù)，將邊緣三角形的三個頂點的向量投影到紋理圖像中，得到邊緣三角形的有效紋理圖，將有效紋理圖標記為ΙΛ ={Ιπ1 ，k=l，2，3···I}。該有效紋理圖滿足如下三個條件一是邊緣三角形的法向量與視線方向的夾角不大于π/2，其中的視線方向為連接邊緣三角形中心與彩色相機中心的射線；二是邊緣三角形經(jīng)投影變換后，投影在紋理圖像Imk圖像區(qū)域內；三是邊緣三角形Ai的三個頂點和彩色相機中心的連線與三角形網(wǎng)格模型沒有交點。步驟S133 :利用均值法或復合權重法得到邊緣三角形的三個頂點的向量在有效紋理圖的顏色值，之后利用插值法計算邊緣三角形內部的采樣點的顏色值。假設利用均值法或復合權重法得到的邊緣三角形的三個頂點的向量va，Vb, V。在有效紋理圖的顏色值分別為m，邊緣三角形內部的采樣點為Pi的顏色值為cpi，則插值法可表示為Cpi =ava+fiyb + fvc(7)圖2示出了本發(fā)明實施例提供的物體的三維真實感重建系統(tǒng)的結構原理，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。本發(fā)明實施例提供的物體的三維真實感重建系統(tǒng)包括三維模型建模單元11，用于利用三維掃描設備采集待重建物體的深度圖像數(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)，利用深度圖像數(shù)據(jù)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映射到幾何模型上，得到待重建物體的三維紋理模型；分割單元12，用于利用馬爾科夫(MRF)算法得到三維模型建模單元11得到的三維紋理模型的最優(yōu)分割結果，以使得三維紋理模型的不同區(qū)域之間的紋理接縫最小，并提取分割后各圖像區(qū)域的邊緣三角形；融合處理單元13，用于對分割單元12分割后的三維紋理模型的紋理接縫進行融合，以消除三維紋理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像和幾何模型的匹配誤差等因素引起的紋理接縫或人工痕跡，重建真實感三維模型。其中，分割單元12利用馬爾科夫算法得到三維紋理模型的最優(yōu)分割結果的過程如上所述，在此不再贅述。圖3示出了圖2中三維模型建模單元11的結構原理。具體地，三維模型建模單元11可以包括三維掃描設備111，三維掃描設備111中的投影儀向待重建物體表面投射結構光，以產(chǎn)生采集區(qū)域的約束條件，三維掃描設備111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(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)；坐標變換模塊112，用于利用局部坐標系之間的變換關系，將三維掃描設備ill采集到的深度圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)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，其具體過程如上所述，在此不再贅述；融合及建模模塊113，用于對坐標變換模塊112統(tǒng)一到世界坐標系下的深度圖像數(shù)據(jù)進行融合和建模，并以建模后的三角形網(wǎng)格模型表達待重建物體，得到待重建物體在世界坐標系下的幾何模型；相機參數(shù)求解模塊114，用于利用平面標靶對三維掃描設備111中的彩色相機進行標定，并根據(jù)一已知標志點空間坐標和對應的圖像坐標對式(3)進行最小化優(yōu)化求解，得到彩色相機的參數(shù)；映射模塊115，用于根據(jù)相機參數(shù)求解模塊114得到的彩色相機參數(shù)，將彩色相機采集到的紋理圖像數(shù)據(jù)映射到融合及建模模塊113得到的幾何模型的相應區(qū)域，得到紋理面片，從而得到待重建物體的三 維紋理模型。圖4示出了圖2中融合處理單元13的結構原理。具體地，融合處理單元13可以包括建立模塊131，用于建立分割單元12分割后的三維紋理模型中邊緣三角形的三個頂點的向量、以及邊緣三角形內部的采樣點；投影模塊132，用于根據(jù)相機參數(shù)求解模塊114得到的相機參數(shù)，將邊緣三角形的三個頂點的向量投影到彩色相機采集到的紋理圖像中，得到邊緣三角形的有效紋理圖；顏色值計算模塊133，用于利用均值法或復合權重法得到邊緣三角形的三個頂點的向量在投影模塊132得到的有效紋理圖的顏色值，之后利用插值法計算建立模塊131建立的邊緣三角形內部的采樣點的顏色值。本發(fā)明實施例還提供了一種電子設備，包括一如上所述的物體的三維真實感重建系統(tǒng)，該電子設備優(yōu)選是計算機。本發(fā)明實施例提供的物體的三維真實感重建方法及系統(tǒng)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(qū)域間紋理接縫最小的最優(yōu)分割方式，再結合對不同區(qū)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(xiàn)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(qū)域的紋理進行處理來實現(xiàn)紋理融合的方法，該方法能夠更有效的消除紋理接縫，實現(xiàn)三維紋理模型中各圖像區(qū)域之間的平滑、自然過渡，融合效果也更佳。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來控制相關的硬件完成，所述的程序可以在存儲于一計算機可讀取存儲介質中，所述的存儲介質，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一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(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)，利用所述深度圖像數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yōu)分割結果，并提取分割后各圖像區(qū)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。
2.如權利要求I所述的物體的三維真實感重建方法，其特征在于，所述三維掃描設備包括 投影儀，用于向所述待重建物體表面投影結構光； 置于所述投影儀一側的黑白相機，用于采集所述待重建物體的所述深度圖像數(shù)據(jù)； 置于所述投影儀另一側的彩色相機，用于采集所述待重建物體的所述紋理圖像數(shù)據(jù)。
3.如權利要求2所述的物體的三維真實感重建方法，其特征在于，利用所述深度圖像數(shù)據(jù)建立所述待重建物體在世界坐標系下的幾何模型的步驟包括 所述投影儀向所述待重建物體表面投射結構光，之后所述黑白相機和彩色相機圍繞所述待重建物體，從不同視角采集所述待重建物體的深度圖像數(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)； 利用各局部坐標系之間的變換關系，將所述深度圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一到世界坐標系下，得到不同采集視角下的所述待重建物體在所述世界坐標系下的空間三維點坐標； 對統(tǒng)一到所述世界坐標系下的所述深度圖像數(shù)據(jù)進行融合和建模，并以建模后的三角形網(wǎng)格模型表達所述待重建物體，得到所述待重建物體在所述世界坐標系下的幾何模型。
4.如權利要求2所述的物體的三維真實感重建方法，其特征在于，所述將采集的所述紋理圖像數(shù)據(jù)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的步驟包括 利用平面標靶對所述彩色相機進行標定，并根據(jù)一已知標志點的空間坐標和對應的圖像坐標對公式ΣΡ—進行最小化優(yōu)化求解，得到所述彩色相機的參數(shù)，其中，i為所述已知標志點的實際圖像坐標，i(·)為所述已知標志點在所述世界坐標空間坐標值X投影得到的理論圖像坐標，(K, R, t, Θ)為所述彩色相機的參數(shù)； 根據(jù)得到的所述彩色相機的參數(shù)，將所述彩色相機采集到的所述紋理圖像數(shù)據(jù)映射到所述幾何模型的相應區(qū)域，得到紋理面片，從而得到所述待重建物體的三維紋理模型。
5.如權利要求4所述的物體的三維真實感重建方法，其特征在于，所述對分割后的所述三維紋理模型的紋理接縫進行融合的步驟包括 建立分割后的所述三維紋理模型中邊緣三角形的三個頂點的向量、以及所述邊緣三角形內部的采樣點； 根據(jù)所述彩色相機的參數(shù)，將所述邊緣三角形的三個頂點的向量投影到所述彩色相機采集到的紋理圖像中，得到所述邊緣三角形的有效紋理圖； 利用均值法或復合權重法得到所述邊緣三角形的三個頂點的向量在所述有效紋理圖的顏色值，之后利用插值法計算所述采樣點的顏色值。
6.如權利要求2所述的物體的三維真實感重建方法，其特征在于，所述利用馬爾科夫算法得到所述三維紋理模型的最優(yōu)分割結果的步驟表示為
7.—種物體的三維真實感重建系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)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(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)，利用所述深度圖像數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yōu)分割結果，并提取分割后各圖像區(qū)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。
8.如權利要求7所述的物體的三維真實感重建系統(tǒng)，其特征在于，所述三維模型建模單元包括 三維掃描設備，所述三維掃描設備包括投影儀、黑白相機和彩色相機，所述投影儀向所述待重建物體表面投射結構光，所述黑白相機和彩色相機圍繞所述待重建物體，從不同視角采集所述待重建物體的深度圖像數(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)； 坐標變換模塊，利用各局部坐標系之間的變換關系，將所述三維掃描設備采集到的所述深度圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一到世界坐標系下，得到不同采集視角下的所述待重建物體在所述世界坐標系下的空間三維點坐標； 融合及建模模塊，用于對所述坐標變換模塊統(tǒng)一到所述世界坐標系下的所述深度圖像數(shù)據(jù)進行融合和建模，并以建模后的三角形網(wǎng)格模型表達所述待重建物體，得到所述待重建物體在所述世界坐標系下的幾何模型； 相機參數(shù)求解模塊，用于利用平面標靶對所述彩色相機進行標定，并根據(jù)已知標志點空間坐標和對應的圖像坐標對公式
9.如權利要求7所述的物體的三維真實感重建系統(tǒng)，其特征在于，所述融合處理單元包括 建立模塊，用于建立所述分割單元分割后的所述三維紋理模型中邊緣三角形的三個頂點的向量、以及邊緣三角形內部的采樣點； 投影模塊，用于根據(jù)所述相機參數(shù)將所述邊緣三角形的三個頂點的向量投影到所述彩色相機采集到的紋理圖像中，得到所述邊緣三角形的有效紋理圖； 顏色值計算模塊，用于利用均值法或復合權重法得到所述邊緣三角形的三個頂點的向量在所述有效紋理圖的顏色值，之后利用插值法計算所述建立模塊建立的所述邊緣三角形內部的采樣點的顏色值。
10.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括一如權利要求7至9任一項所述的物體的三維真實感重建系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明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(tǒng)及電子設備。該方法及系統(tǒng)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(qū)域間紋理接縫最小的最優(yōu)分割方式，再結合對不同區(qū)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(xiàn)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(qū)域的紋理進行處理來實現(xiàn)紋理融合的方法，該方法能夠更有效的消除紋理接縫，實現(xiàn)三維紋理模型中各圖像區(qū)域之間的平滑、自然過渡，融合效果也更佳。
文檔編號G06T7/00GK102945565SQ20121039655
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權日2012年10月18日
發(fā)明者彭翔, 劉星明, 劉曉利, 李阿蒙 申請人:深圳大學