[發明專利]基于映射邊界優化的三維物體模型紋理映射方法

有效

• 申請號: 201310722348.7
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103761765B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 林巍峣;陳遠哲;裘玉英;周旭楚;張越青
• 申請（專利權）人: 浙江慧谷信息技術有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/13
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 沈志良

技術領域

本發明涉及一種三維物體模型建模算法，尤其涉及一種基于映射邊界優化的三維物體模型紋理映射方法。

背景技術

三維物體模型建模技術是指將客觀世界中的物體通過三維建模的方式得到虛擬的重建，是計算機視覺，計算機圖形學領域的重要研究內容之一，在醫用設備、數字娛樂、電子商務等領域都有著廣泛的應用價值。其中，如何使重建的三維模型具有實際物體的紋理真實感，是目前三維物體模型建模中的關鍵技術之一。

在三維物體模型的紋理映射方法中，經過對現有技術的文獻檢索發現，在1983年，Burt等人在《ACM Transactions on Graphics》(美國計算機學會圖形學匯刊)第4期第2卷第217到第236頁發表的論文“A Multiresolution Spline with Application to Image Mosaics”（圖像拼接中的多分辨率接縫技術）中首先提出利用圖像平滑的思想來處理圖像拼接技術中產生的額外接縫問題。在此基礎上，Baumberg等人于2002年在《British Machine Vision Conference》（英國機器視覺大會）第三卷第5頁到第14頁發表的論文“Blending Images for Texturing 3D Models”（三維模型紋理映射中的圖像平滑）中提出了一個在3DSOM（三維物體建模軟件）中使用的改進的圖像平滑方法。但該方法只能在嚴格控制的光照條件下使用，應用范圍有限。此外，在2007年，Lempitsky等人在《IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition》（IEEE國際計算機視覺與模式識別會議）第1頁到第6頁發表的論文“Seamless Mosaicing of Image-Based Texture Maps”（基于圖像的紋理映射技術中的無縫拼接算法）中通過構建出關于紋理邊界的特殊能量函數，利用馬爾可夫隨機場能量最優化的框架解決紋理邊界縮減問題，在其所構造的能量函數中，同時還提出了一種接縫補平法，通過對紋理圖像梯度空間的分析，建立了一個比較理想的梯度域模型，從而對圖像紋理進行一定的補償，來彌補邊界處的接縫。但此項工作在重建實景物體時并沒有考慮到不同圖像之間可能存在明顯的色調差異，使得紋理映射結果中的接縫難以有效消除。更重要的是，上述幾種方法都僅僅關注于由于邊界兩側光照強度不同所引起的接縫問題。而事實上，除了光照強度不同之外，攝像頭標定誤差以及一些其他的系統誤差也會導致接縫的產生，這類接縫很難直接用圖像平滑的方法消除。這時，可以通過優化映射邊界的方法來消除接縫。

發明內容

本發明的目的針對上述問題，提供一種基于映射邊界優化的三維物體模型紋理映射方法。該算法分兩步對映射邊界的位置進行優化。首先，算法通過計算映射邊界周圍的紋理復雜度，然后將映射邊界移動到紋理復雜度較小的位置，從而減小紋理映射誤差的影響。其次，我們對位于圖像邊緣的映射邊界進行優化，徹底消除紋理映射的誤差，從而使得到的三維模型具有真實的紋理特征。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于映射邊界優化的三維物體模型紋理映射方法，該算法基于一組彩色二維彩色圖像的顏色信息和一個無顏色的三維物體模型，目的是將二維彩色圖像的色彩信息映射到三維物體模型上，從而形成彩色的物體三維模型，特征是：

具體步驟如下：

A：利用RGB-D攝像頭（帶深度信息彩色攝像頭）獲取實際物體的無色的三維模型和一系列二維彩色圖像，并建立三維模型三角網格和二維彩色圖像像素點之間的對應關系，即紋理映射關系。

所述的得到的紋理映射關系由下式得到：

P(V_i)=Color(p_Lj)

其中，P(V_i)是紋理映射關系建立后三維模型中三角網格V_i對應的顏色，p_Lj是第L個二維彩色圖像中的第j個像素對應的位置，而Color(p_Lj)是像素p_Lj的顏色。需要注意的是，此時，每一個三維模型三角網格可能對應于來自不同二維彩色圖像的多個像素點。