[發明專利]基于圖像的復雜三維模型繪制方法

有效

• 申請號: 201310497271.8
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103530907B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 向開兵;郝愛民;吳偉和;李帥;王德志
• 申請（專利權）人: 深圳市易尚展示股份有限公司;北京航空航天大學
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,成金玉

技術領域

本發明涉及一種基于圖像的真實感繪制方法，主要用于復雜模型在虛擬視角下的真實感繪制。

背景技術

傳統的圖形學當中真實感繪制的一般過程是：用戶輸入物體的幾何特性并進行幾何建模，然后根據模型所在環境的光照信息，模型的光滑度、透明度、反射率折射率等物理屬性，以及表面紋理等，通過空間變換、透視變換等，計算得到物體在特定視角下的每個像素的顏色值。然而，這種方法的建模過程復雜，計算和顯示的開銷大，時間復雜度與模型復雜度耦合性高，不適用于復雜模型的繪制，并且難以得到逼真的繪制結果。

基于圖像的繪制方法（Image-Based?Rendering.IBR）以圖像作為基本的輸入，在不進行幾何模型重建的基礎上合成虛擬視角下的圖像，在視頻游戲、虛擬旅行、電子商務、工業檢測等領域有著非常廣闊的應用前景，因此也是三維圖形逼真繪制領域的一個研究熱點。本發明所提出的基于圖像的復雜三維模型繪制方法是一種IBR方法。

基于圖像繪制的主要方法如下：

1.幾何和圖像混合建模和繪制方法(Hybrid?Geometry?and?Image-based?Approach)

PaulE.Debevec(參考文獻1-PaulE.Debevec,camilloj.Taylor,Jitendra?make.“Modeling?and?rendering?architecture?from?photographs:a?hybrid?geometry?and?imaged-based?approach”.In?SIGGRAPH96Processing?of?the23^rdannual?conference?on?computer?graphics?and?interactive?techniques.Page11-20)提出的幾何和圖像混合建模和繪制方法的主要步驟如下：

a.拍攝場景照片，交互指定模型的邊緣；

b.生成模型的粗糙模型；

c.利用基于模型的立體視覺算法細化模型；

d.利用基于視點的紋理映射合成新視圖。

此過程的實例如圖4所示。這種方法的優點是簡單快捷，可以通過拍攝少量的照片得到的新視圖；缺點此過程還需要人為的指定模型的輪廓，只能適用于普通建筑物等外形規整的景物，不適用于復雜模型。

2.視圖插值、變換的方法(View?Interpolation、Transaction)

視圖插值、變換方法直接利用參考點的照片生成虛擬視角下的圖像。視圖插值、變換方法（參考文獻2-Geetha?Ramachandran,Markus?Rupp.“MultiView?Synthesis?From?Stereo?Views”.In?IWSSIP2012,11-13April2012,PP.341-PP.345.參考文獻3-Ankit?K.Jain,Lam?C.Tran,RamsinKhoshabeh,Truong?Q.Nguyen,Efficient?Stereo-to-Multiview?Synthesis,ICASSP2011.PP.889-PP.892.參考文獻4-S.C.Chan,A.C.Bovik,H.R.Sheikh,and?E.P.SimomCelli,“Image-Based?Rendering?and?synthesis”,IEEE?Signal?Process,Mag,vol.24,no.6,PP.22-PP.33）的輸入是兩個視角下的規整化的彩色圖像與深度圖像，輸出的是位于兩個參考點所決定的直線上(基線，Baseline)的虛擬視角下的圖像，具體的過程如下：

a.立體匹配，生成最初的合成視角圖像；

b.優化處理，根據邊緣檢測找到可能的空洞點；

c.填充生成合成視角所對應的深度圖；

d.圖像重建，根據深度圖像填充彩色圖像空洞。

此方法的實例如圖5所示。這種方法的優點是過程簡單，生成圖像的信噪峰值比高(信噪峰值比(PSNR)，表征處理后的圖像與處理前圖像的相似度。信號峰值比越高，說明合成圖像的真實度越強)，并且能夠出色的填補空洞。但是此方法只能產生位于基線上的虛擬視角的圖像，而且對圖片進行規整化操作會引入投影誤差，只能生成近似的中間圖像。

發明內容