[發(fā)明專利]一種基于圖像內(nèi)容解析的室外三維場景組合構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610058978.2
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105551084B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳小武;周彬;畢浪;趙沁平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T7/564;G06T19/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒

本發(fā)明提供一種基于圖像內(nèi)容解析的室外三維場景組合構(gòu)建方法，包括：通過解析影像地圖獲得場景布局信息，通過解析多幅場景的互聯(lián)網(wǎng)圖像獲得場景對象的幾何結(jié)構(gòu)信息，將場景布局信息和對象結(jié)構(gòu)信息結(jié)合獲得整個場景的三維信息的描述；構(gòu)建三維對象素材庫，通過語義和模型特征信息在庫中檢索模型，將描述的場景中的每個對象或?qū)ο蟛考D(zhuǎn)化為具體的三維模型，并依據(jù)場景的布局和結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行變形等操作，最終獲得整個室外三維場景組合構(gòu)建的結(jié)果。本發(fā)明所提供的三維場景描述方法能夠有效描述三維場景的布局、結(jié)構(gòu)和語義信息，為檢索提供依據(jù)；另一方面，本發(fā)明也提供了一種模型檢索和匹配的參考方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機視覺和三維場景建模領(lǐng)域，具體地說是一種基于圖像內(nèi)容解析的室外三維場景組合構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

三維場景建模是計算機領(lǐng)域的重要問題之一，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于虛擬攝影和影視后期等方面，并且發(fā)揮了重要的作用。

虛擬攝影的使用可以追溯到冷戰(zhàn)時期，當(dāng)時部分國家基于國防訓(xùn)練的需要，而研發(fā)戰(zhàn)況模擬系統(tǒng)，可謂虛擬攝影棚的前身。而冷戰(zhàn)過后，由于沒有戰(zhàn)爭需求，所以便將這套系統(tǒng)加以改良而推出。虛擬攝影的優(yōu)點是可以使空間得到有效的運用，同時還可以重復(fù)利用。虛擬攝影棚可以搭建比實際空間更大的場景，而不同的場景也可以共用同一個攝影棚，而不如傳統(tǒng)攝影棚般，需要空間囤放布景。雖然傳統(tǒng)攝影棚得以將部分布景回收再利用，但虛擬攝影棚卻可使用同一個攝影棚，并在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)換布景，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)攝影棚的再利用性。此外，虛擬攝影棚容易修改場景，降低拍攝成本，而傳統(tǒng)攝影棚的布景，在搭建完畢后不容易進(jìn)行大幅度的修改，而虛擬攝影棚因為布景完全電腦化，所以修改極為容易。重復(fù)拆搭布景，更換攝影棚都耗費大量成本，而虛擬攝影棚因為沒有實體布景的需求，便能降低這部份的成本。虛擬攝影還有一個優(yōu)點就是它可以增強視覺效果，變化程度更高，利用電腦，虛擬攝影棚能讓演出者與電腦動畫產(chǎn)生互動，并以立體鮮艷的動畫達(dá)成傳統(tǒng)攝影棚無法做到的效果。

虛擬攝影也存在著一些缺點，比如真實度有待提升。由于仍然在發(fā)展階段，許多設(shè)備產(chǎn)生的動畫并無法與實際影像完全配合，而造成穿幫。此外，由于攝影棚大小限制，虛擬攝影棚太小，所以演出人員不易走位，但太大，則技術(shù)上(如攝影機追蹤)或經(jīng)費上(添購更多器材)都是一大困難。

虛擬攝影中有一個很大的問題，簡單來說就是時間長，直覺差。在錄影前，由于不如傳統(tǒng)攝影棚“所見即所得”的錄影方式，不但需要注意與電腦動畫配合，所有工作人員更需要熟悉整個場景，造成拍攝時間加長。根據(jù)這一缺點，現(xiàn)在的虛擬攝影大部分都使用了實時預(yù)演的拍攝方法，來解決這一問題。然而傳統(tǒng)的三維場景建模一般由美術(shù)設(shè)計師手動完成，耗時耗力且速度很慢。

因此，本發(fā)明提供了一種基于圖像內(nèi)容解析的室外三維場景組合構(gòu)建方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述實際需求和關(guān)鍵問題，本發(fā)明的目的在于：提出一種基于圖像內(nèi)容解析的室外三維場景組合構(gòu)建方法，能夠?qū)鼍暗膱D像信息通過語義分割的方法進(jìn)行解析，在參考場景的自然規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化，然后獲得場景對象信息的描述，再基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法依據(jù)解析出的場景對象信息進(jìn)行模型檢索，構(gòu)建整個場景三維模型；本方法面向快速的三維場景建模應(yīng)用，將用戶輸入的圖像對應(yīng)的場景進(jìn)行三維建模。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于圖像內(nèi)容解析的室外三維場景組合構(gòu)建方法，包含以下步驟：

步驟(1)、通過語義分割將影像地圖中的場景對象布局解析出來；

步驟(2)、通過共分割方法將多角度的場景圖像中的場景對象幾何結(jié)構(gòu)信息解析出來；

步驟(3)、將場景對象的幾何結(jié)構(gòu)和布局信息結(jié)合獲得場景的三維信息描述；

步驟(4)、根據(jù)場景對象可能出現(xiàn)的對象類型構(gòu)建三維對象素材庫，并將庫中模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；

步驟(5)、根據(jù)三維信息檢索適合的模型；