的深度信息和顏色信息，通過移動攝像機鏡頭或移動掃描對象來生成360°的整體模型信息，本實施例中掃描得到的單色版半身人像如圖3所示。
[0030]步驟2:提取散亂網(wǎng)格面片源的頂點數(shù)據(jù)，獲得點云數(shù)據(jù)。
[0031]步驟3:利用八叉樹壓縮算法對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，生成用于體掃描三維顯示的點云數(shù)據(jù)源。其中，首先構(gòu)造點云數(shù)據(jù)的最小外接包圍盒，并以其作為點云空間劃分過程中的根立方體，然后將根立方體劃分成大小相同的8個子立方體；如此遞歸分割，直至最小子立方體的邊長等于給定的點距山即達(dá)到精度要求，將點云空間劃分為2n個子立方體，η為大于3的整數(shù)。圖2 (a)顯示的是動物模型的點云數(shù)據(jù)，圖2(b)顯示的是該動物模型的外接包圍盒及劃分子立方體模型。設(shè)外接包圍盒的邊長為L，則滿足d*2~n> = L。然后根據(jù)八叉樹劃分規(guī)則及子立方體的位置對該立方體進(jìn)行編碼，以圖2(c)所示的右手空間直角坐標(biāo)系為例，基于八叉樹劃分規(guī)則的編碼方式規(guī)定為:在X軸上，子立方體中分面右側(cè)子節(jié)點的編碼均比左側(cè)子節(jié)點的編碼增加I ;在7軸上，立方體中分面前側(cè)子節(jié)點均比后側(cè)子節(jié)點的位置編碼加2 ;而在z軸上，立方體中分面上方的子節(jié)點均比下方子節(jié)點的編碼加4。遍歷子立方體計算其幾何中心點，將子立方體的幾何中心點與此立方體包含的其它點存儲在同一鏈表中，對同一鏈表中的多個數(shù)據(jù)點，以子立方體的幾何中心點為代表點，刪除除代表點之外的其它點，完成點云數(shù)據(jù)的均勻壓縮，生成用于體掃描三維顯示的點云數(shù)據(jù)源。
[0032]常規(guī)的八叉樹算法是選取子立方體里距離幾何中心點最近的點為代表點，本實施例中利用高級編程語言實現(xiàn)改進(jìn)的八叉樹壓縮算法，根據(jù)體掃描顯示系統(tǒng)的分辨率設(shè)定八叉樹精簡距離，八叉樹壓縮算法的壓縮率與體掃描顯示系統(tǒng)分辨率正相關(guān)，選取子立方體的幾何中心點為代表點，完成點云數(shù)據(jù)的壓縮精簡，壓縮后的點云數(shù)量減少，且空間分布均勻。
[0033]圖4(a)和圖4(b)分別顯示的人像數(shù)據(jù)直接點云化仿真和經(jīng)過本發(fā)明改進(jìn)的八叉樹壓縮算法壓縮后的點云仿真前后對比圖，八叉樹壓縮算法的壓縮率與體掃描顯示系統(tǒng)分辨率正相關(guān)，精簡點間距設(shè)置為0.0lmm,點數(shù)量由79589個減少為10487個，且空間分布均勻。經(jīng)過壓縮后，相比于體感攝像機獲取的散亂網(wǎng)格面片源，其數(shù)據(jù)存儲大小由40.70M減小為3.92M,
[0034]本發(fā)明改進(jìn)的八叉樹壓縮算法是從空間整體角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮精簡，算法簡潔、高效，可以靈活設(shè)置精簡點間距，且壓縮后的點云分布符合體掃描系統(tǒng)LED點陣均勻分布的特點，提高了對于不同體掃描顯示系統(tǒng)的適用性。
[0035]本發(fā)明的另一具體實施例中，若有些體掃描顯示系統(tǒng)要求輸入文件為帶有多邊形網(wǎng)格面的數(shù)據(jù)格式，則步驟3之后進(jìn)一步對點云數(shù)據(jù)以相同的精度進(jìn)行網(wǎng)格化重建。經(jīng)過八叉樹壓縮算法壓縮的三維數(shù)據(jù)為點云數(shù)據(jù)可以通過高級語言編寫三維重建算法來實現(xiàn)三維重建，也可以利用逆向工程軟件進(jìn)行網(wǎng)格封裝。
[0036]為保證重建后的數(shù)據(jù)存儲空間最小且不失真，三維重建的采樣點間距應(yīng)和八叉樹壓縮精簡點間距保持一致。圖5顯示的利用逆向工程軟件，采樣精度為0.01毫米，網(wǎng)格化多邊形為三角形重建后的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)。圖6顯示的是原始數(shù)據(jù)源的最終三維體掃描系統(tǒng)的效果圖，經(jīng)過八叉樹壓縮算法處理后的點云數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的體掃描三維顯示的最終效果如圖7所示，可見在視覺上，經(jīng)過八叉樹壓縮算法的點云數(shù)據(jù)源所顯示的體掃描三維顯示效果與原先保持相同。
[0037]本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于體掃描三維顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)源生成方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:利用體感攝像機掃描對象獲取散亂網(wǎng)格面片源； 步驟2:提取所述散亂網(wǎng)格面片源的頂點數(shù)據(jù)，獲得點云數(shù)據(jù)； 步驟3:利用八叉樹壓縮算法對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，生成用于體掃描三維顯示的點云數(shù)據(jù)源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)源生成方法，其特征在于，所述八叉樹壓縮算法的壓縮率與體掃描顯不系統(tǒng)分辨率正相關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)源生成方法，其特征在于，所述八叉樹壓縮算法的壓縮過程包括如下步驟: 步驟3a:生成能容納所述點云數(shù)據(jù)的最小外接包圍盒； 步驟3b:均勻劃分所述最小外接包圍盒得到八個子立方體，遍歷所有子立方體，將其中每個包含點云數(shù)據(jù)的非空子立方體進(jìn)一步均勻劃分為八個子立方體，如此遞歸劃分，直至所述最小外接包圍盒內(nèi)的子立方體達(dá)到精度要求； 步驟3c:根據(jù)八叉樹劃分規(guī)則對所述子立方體進(jìn)行編碼； 步驟3d:計算每個所述子立方體的幾何中心點，將所述幾何中心點記為所述子立方體的代表點，刪除除了所述代表點之外的其它點，實現(xiàn)所述點云數(shù)據(jù)的壓縮。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)源生成方法，其特征在于，若體掃描系統(tǒng)要求輸入的數(shù)據(jù)格式為網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，則步驟3之后進(jìn)一步包括，對所述點云數(shù)據(jù)以相同的精度進(jìn)行網(wǎng)格化重建。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于體掃描三維顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)源生成方法，包括：利用體感攝像機掃描對象獲取散亂網(wǎng)格面片源；提取所述散亂網(wǎng)格面片源的頂點數(shù)據(jù)，獲得點云數(shù)據(jù)；利用八叉樹壓縮算法對所述點云數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，生成用于體掃描三維顯示的點云數(shù)據(jù)源。本發(fā)明使用新型三維數(shù)據(jù)生成設(shè)備，提高了三維片源的獲取效率和質(zhì)量，將八叉樹壓縮算法引入體掃描數(shù)據(jù)源的壓縮處理，使得數(shù)據(jù)源可根據(jù)有著不同的分辨率要求和輸入文件類型要求的體掃描系統(tǒng)進(jìn)行差異化壓縮，同時根據(jù)體三維顯示系統(tǒng)的特點改進(jìn)了八叉樹劃分空間代表點的選擇方法，使得壓縮后的點云數(shù)據(jù)呈均勻分布，適合體掃描三維圖像以均勻LED點陣為顯示面板的成像特點。
【IPC分類】H04N13/00
【公開號】CN104902255
【申請?zhí)枴緾N201510098404
【發(fā)明人】劉錦高, 閆帥, 杜培軍, 孫傳偉, 蔡茗名
【申請人】華東師范大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年3月5日