[發明專利]根據具有陰影的光度立體技術的3D重構

在審

• 申請號: 201480057115.2
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN105637561A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: A·韋茨勒;R·麥加;R·基梅爾;A·M·布朗斯坦
• 申請（專利權）人: 泰克年研究發展基金會公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

相關申請

2013年9月16日提交的美國臨時專利申請No.61/878,401的內容，其整體以引用方 式并入本文中。

技術領域與背景技術

在其中的一些實施例中，本發明涉及圖像處理，并且更具體地，但非排他性地，涉 及基于光度立體技術的圖像處理。

光度立體技術(PS)已經成為用于三維(3D)對象獲取技術的強有力工具。常規PS方 法通過分析表面如何反射從多個方向入射的光來估計表面取向。已知的PS方法已經公開在 S.Barsky和M.Petrou，模式分析和機器智能(patternanalysisandmachine intelligence)，IEEETransactionson，2003，25(10)：1239-1252；R.Mecca和J.D.Durou， 2011，圖像分析和處理(ImageAnalysisandProcessing)-ICIAP2011-16th InternationalConference，Ravenna，Italy，第286-295頁；以及R.Onnand A.M.Bruckstein，1990，InternationalJournalofComputerVision，5(1)：105-113。

常規地，PS采用兩步處理，其中在第一步中，為整個表面計算表面的法向矢量方 向，以及在第二步中，所計算的方向用于計算表面的高度。

發明內容

根據本發明一些實施例的方面，提供了一種處理場景的圖像的集合的方法。該集 合由限定圖像平面的多個圖像元素(picture-element)表示，并且該圖像由不同空間強度 分布但是相對于場景的相同視點來表征。該方法包括：對于至少一些圖像元素中的每個，獨 立地選擇平行于圖像平面的方向，基于所選擇的方向構建加權矢量場，并基于所構建的加 權矢量場計算在場景中的表面垂直于圖像平面的高度。該方法進一步包括基于高度重構表 面的三維空間表示。

根據本發明的一些實施例，表面在該集合的至少一個圖像中被部分阻擋，并且其 中方向的選擇包括識別相鄰于障礙的圖像元素并針對所識別的圖像元素選擇障礙的切線 方向。

根據本發明的一些實施例，方向的選擇包括選擇從圖像元素指向還未由該方法訪 問(visit)的鄰近圖像元素的方向。

根據本發明的一些實施例，加權矢量場的構建包括：計算用于集合的圖像對的矢 量，從而提供候選矢量的集合；從候選矢量的集合選擇矢量對，所述矢量對與至少一個其它 的候選矢量對相比更正交于彼此；以及基于所選擇的方向和基于所選擇的矢量對計算加權 矢量場。

根據本發明的一些實施例，該方法包括將三維空間表示與參考空間表示相比較， 以及基于所述比較識別表面。

根據本發明的一些實施例，表面為個體的面部的表面。

根據本發明一些實施例的方面，提供了一種成像的方法。該方法包括：從多個位置 依次照明場景；從相同視點獲取表面的每個照明處的場景的至少一個圖像，從而提供場景 的圖像的集合。該方法進一步包括通過執行如上所述的方法并且可任選地執行如下進一步 詳細說明的方法分析圖像。

根據本發明的一些實施例，圖像的集合為場景圖像的集合。

根據本發明的一些實施例，圖像的集合為內窺鏡圖像的集合。

根據本發明一些實施例的方面，提供了一種檢查對象的表面的方法。該方法包括 通過執行以上描述的方法使對象表面成像，并且分析三維空間表示，從而檢查對象的表面。

根據本發明一些實施例的方面，提供了一種用于圖像處理的計算機軟件產品。該 計算機軟件產品包括由數據處理器可讀取的非易失性存儲器介質。該存儲器介質存儲程序 指令，當存儲器介質由數據處理器讀取時，引起數據處理器接收圖像的集合并且執行如上 所述的方法和可任選地執行如下進一步詳細說明的方法。

根據本發明一些實施例的方面，提供了一種用于成像的系統。該系統包括：照明系 統，用于從多個位置照明場景；圖像傳感器，用于從相同視點中獲取在表面每個照明處的場 景的至少一個圖像，從而提供場景圖像的集合；以及數據處理器，具有電子電路和由電路可 讀取的非易失性存儲器介質。存儲器介質存儲程序指令，當存儲器介質由電路讀取時引起 電路接收圖集合并且執行如上所述的方法和任選地執行如下進一步詳細說明的方法。

根據本發明的一些實施例，照明系統和圖像傳感器被安裝在內窺鏡上。