[發明專利]一種面向大場景的三維可視化方法及裝置

在審

• 申請號: 201710233259.4
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107194985A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 康麗;韓湞湞;陳洪;王慶;朱德海
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術領域

本發明涉及三維場景建模領域，更具體地，涉及一種面向大場景的三維可視化方法及裝置。

背景技術

古遺址年代久遠，歷經滄桑，存在嚴重的變形或破損，再加上人為因素的破壞，面臨著逐漸消亡的困境。另外，由于遺址在破損過程中許多重要信息丟失，這給考古工作者也帶來了極大的影響。為了保護古遺址，需要在一定程度對古遺址進行復原。

隨著人們要求的提高，原有的二維信息已不能滿足需求，那么三維可視化技術便發揮了極大的作用。快速、高效的數據模型，流暢、逼真的三維場景渲染方式，日益成為一種新的信息傳遞方式。結合三維可視化技術，實現古遺址信息的數字化存儲，建立樹木、地形、天空、建筑等三維模型。

目前，手動或者自動的古遺址重建技術成為主要的研究領域。一般模型三維重建的方式有以下三種，主要包括基于激光掃描儀等設備的三維重建方法、基于多幅照片的建模方法和手動建模的方法。

激光掃描儀可直接獲取各種實體或實景的三維數據，得到被測物體表面的采樣點集合“點云”，具有快速、準確的特點。基于點云模型的數據和距離影像數據可以快速重構出目標的三維模型，并能獲得三維空間的線、面、體等各種實驗數據，如虛擬現實等。

基于多幅照片的建模方法是利用單反照相機采集模型的序列圖像，進行預處理、攝像機標定、點云模型生成、點云三角化等步驟，實現對古遺址的實景建模。

手動建模即使用3DSMax等工具，構建包含大場景模型基礎構建以及建筑等三維模型。

然而，在大場景重建中，能讓遺址等現實中存在事物的三維建模達到嚴格忠實于原地貌的要求，包括幾何外形、紋理、顏色、材質等信息。不管數字化的對象在現實中是否存在原型，都應該滿足客觀性的要求。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的面向大場景的真實感建模方法及裝置。

根據本發明的一個方面，提供一種面向大場景的三維可視化方法，包括：

S1，基于大場景的視頻數據及掃描數據，獲取所述大場景的圖像序列；

S2，基于所述圖像序列，進行圖像特征提取與匹配、稀疏重建和稠密三維重建，獲取所述大場景的三維數據；

S3，基于所述三維數據進行三維建模。

根據本發明的另一個方面，還提供一種面向大場景的三維可視化裝置，包括：

圖像序列模塊，用于基于大場景的視頻數據及掃描數據，獲取所述大場景的圖像序列；

三維數據模塊，用于基于所述圖像序列，進行圖像特征提取與匹配、稀疏重建和稠密三維重建，獲取所述大場景的三維數據；以及

建模交互模塊，用于基于所述三維數據進行三維建模。

本發明提出一種面向大場景的三維可視化方法裝置，將復雜場景拍攝成的視頻或掃描件，處理成圖像序列；利用基于圖像建模的三維重建方法處理為三維點云數據，并通過主流三維軟件的接口實時繪制并渲染出三維場景模型。本發明所述方法特別適合大場景或古遺址的三維重建，可以生動有效的還原場景下的真實物貌及人文歷史信息。

附圖說明

圖1為本發明實施例一種面向大場景的三維可視化方法流程圖；

圖2為本發明實施例HTC Vive定位原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

如圖1所示，一種面向大場景的三維可視化方法，包括：

S1，基于大場景的視頻數據及掃描數據，獲取所述大場景的圖像序列；

S2，基于所述圖像序列，進行圖像特征提取與匹配、稀疏重建和稠密三維重建，獲取所述大場景的三維數據；

S3，基于所述三維數據進行三維建模。

本實施例將復雜場景拍攝成的視頻或掃描件，處理成圖像序列；利用基于圖像建模的三維重建方法處理為三維點云數據，并通過主流三維軟件的接口實時繪制并渲染出三維場景模型。本發明所述方法特別適合大場景或古遺址的三維重建，可以生動有效的還原場景下的真實物貌及人文歷史信息。

具體的，所述視頻數據及掃描數據包括：所述大場景的地形、遺址、宮殿、景區以及文物的視頻數據或者掃描數據。

在對大場景進行三維可視化前，需要收集整理得到帶掃描的大場景基本情況和文化歷史內容。初步確定現有大場景的地形地貌圖片、視頻的正確性；對示范點涵蓋的遺址、宮殿、景區、文物的原始材料進行數字化采集與整理。

在一個實施例中，所述S1進一步包括：