[發明專利]基于擠壓物體圖像的三維建模方法及系統

有效

• 申請號: 201410462662.0
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104200525B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 胡事民;曹炎培;居濤;付釗
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及計算機圖形技術領域，具體涉及一種基于擠壓物體圖像的三維建模方法及系統。

背景技術

三維模型建模是計算機圖形學技術領域的重要組成部分。隨著數碼相機和互聯網公開圖像庫的普及，一種常見的建模方法便是利用單張圖像對圖像中的物體進行重新建模。盡管人類的視覺系統可以很容易感知出二維圖片中物體的三維幾何形狀，但僅憑計算機算法還是很難從單張圖片中恢復出準確可用的三維模型。因此將用戶的意圖與計算機算法有效結合并設計友好的用戶界面就顯得尤為重要。

目前一種技術方案要求用戶輸入三維的輔助信息。需要用戶直接在圖像上輸入深度圖信息，以此來幫助恢復場景。這類方法所需的用戶交互不僅十分耗時，而且對于初學者用戶來說也很具挑戰性。鑒于讓用戶輸入三維信息的困難性，另一種方案改為令用戶描畫圖像中物體的二維輪廓圖，在此基礎上通過計算機算法來重建三維模型。描畫完整的二維輪廓圖是一項冗長繁重而且容易出錯的任務。為了簡化用戶的輸入，一些技術方案允許用戶只提供一個粗略的輪廓草圖，并利用該輪廓草圖從已有的模型數據庫中檢索類似的模型，盡管這些技術方案使用起來很便利，但它們無法準確恢復出與圖片中物體相同的三維模型。

綜上，目前能夠準確從圖像中創建的物體類型還很有限，針對現有帶棱的一些擠壓類物體，通過上述方法并不能夠準確建模。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供了一種基于擠壓物體圖像的三維建模方法及系統，實現了利用擠壓物體的二維圖像對圖像中的擠壓類物體進行三維建模。

第一方面，本發明提供一種基于擠壓物體圖像的三維建模方法，包括：

提取待建模物體圖像的邊緣曲線，根據所述邊緣曲線獲取所述待建模物體圖像的底面輪廓，確定所述待建模物體的棱；

確定所述棱的三維方向；

根據所述棱的三維方向，獲取所述待建模物體的三維空間位置，并通過所述待建模物體的三維空間位置構建所述待建模物體的模型。

可選的，所述確定所述棱的三維方向，包括：

對所述棱所在的三維方向采樣，得到所述三維方向的初值；

獲取所述底面輪廓中的直線段及采樣點；

通過所述底面輪廓中的直線段及采樣點對所述三維方向的初值進行優化，并確定所述棱的三維方向。

可選的，利用所述底面輪廓中的直線段及采樣點通過方向準則對所述三維方向的初值進行優化；

所述方向準則包括：平行準則、垂直準則、局部對稱準則和圖像匹配準則。

可選的，所述方法還包括：

若所述待建模物體由單個擠壓形體組成，則根據所述棱的三維方向，獲取所述待建模物體的三維空間位置；

若所述待建模物體由多個擠壓形體組成，則根據已建模后的擠壓形體經三維平移、旋轉、和/或鏡面對稱均可得到待建模物體的其他擠壓形體，或者，根據待建模物體圖像其他部分的底面輪廓及其對應的棱，并通過所述棱的三維方向，獲取所述其他多個擠壓形體的三維空間位置；

檢測所述多個擠壓形體的棱的三維方向的垂直及平行關系，獲取所述多個擠壓形體間的相對位置關系，構建所述待建模物體的模型。

可選的，所述若所述待建模物體由多個擠壓形體組成，則根據已建模后的擠壓形體經三維平移、旋轉、和/或鏡面對稱均可得到待建模物體的其他擠壓形體，或者，根據待建模物體圖像其他部分的底面輪廓及其對應的棱，并通過所述棱的三維方向，獲取所述其他多個擠壓形體的三維空間位置，包括：

若所述待建模物體由多個擠壓形體組成，且由已建模后的擠壓形體經三維平移、旋轉、和/或鏡面對稱均可得到待建模物體的其他擠壓形體，則根據建模后的多個擠壓形體通過優化獲取多個擠壓形體的三維空間位置；

若所述待建模物體由多個擠壓形體組成，且由已建模后的擠壓形體經三維平移、旋轉、和/或鏡面對稱得不到待建模物體的其他擠壓形體，根據待建模物體圖像其他部分的底面輪廓及其對應的棱，并通過所述棱的三維方向，獲取所述其他多個擠壓形體的三維空間位置。

可選的，所述對所述三維方向的初值進行優化，并確定所述棱的三維方向，用于使構建后的所述待建模物體的擠壓形體的底面形狀與所述待建模物體圖像滿足平行、垂直、和/或對稱的關系，同時使構建后的所述待建模物體的擠壓形體的頂面投影的平面圖像與所述待建模物體圖像一致。