[發(fā)明專利]一種面向大場(chǎng)景的三維可視化方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710233259.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN107194985A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康麗;韓湞湞;陳洪;王慶;朱德海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財(cái)寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維場(chǎng)景建模領(lǐng)域，更具體地，涉及一種面向大場(chǎng)景的三維可視化方法及裝置。

背景技術(shù)

古遺址年代久遠(yuǎn)，歷經(jīng)滄桑，存在嚴(yán)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(lái)了極大的影響。為了保護(hù)古遺址，需要在一定程度對(duì)古遺址進(jìn)行復(fù)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(shù)便發(fā)揮了極大的作用。快速、高效的數(shù)據(jù)模型，流暢、逼真的三維場(chǎng)景渲染方式，日益成為一種新的信息傳遞方式。結(jié)合三維可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)古遺址信息的數(shù)字化存儲(chǔ)，建立樹木、地形、天空、建筑等三維模型。

目前，手動(dòng)或者自動(dòng)的古遺址重建技術(shù)成為主要的研究領(lǐng)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(shè)備的三維重建方法、基于多幅照片的建模方法和手動(dòng)建模的方法。

激光掃描儀可直接獲取各種實(shí)體或?qū)嵕暗娜S數(shù)據(jù)，得到被測(cè)物體表面的采樣點(diǎn)集合“點(diǎn)云”，具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。基于點(diǎn)云模型的數(shù)據(jù)和距離影像數(shù)據(jù)可以快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型，并能獲得三維空間的線、面、體等各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)等。

基于多幅照片的建模方法是利用單反照相機(jī)采集模型的序列圖像，進(jìn)行預(yù)處理、攝像機(jī)標(biāo)定、點(diǎn)云模型生成、點(diǎn)云三角化等步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)古遺址的實(shí)景建模。

手動(dòng)建模即使用3DSMax等工具，構(gòu)建包含大場(chǎng)景模型基礎(chǔ)構(gòu)建以及建筑等三維模型。

然而，在大場(chǎng)景重建中，能讓遺址等現(xiàn)實(shí)中存在事物的三維建模達(dá)到嚴(yán)格忠實(shí)于原地貌的要求，包括幾何外形、紋理、顏色、材質(zhì)等信息。不管數(shù)字化的對(duì)象在現(xiàn)實(shí)中是否存在原型，都應(yīng)該滿足客觀性的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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(chǎng)景的真實(shí)感建模方法及裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種面向大場(chǎng)景的三維可視化方法，包括：

S1，基于大場(chǎng)景的視頻數(shù)據(jù)及掃描數(shù)據(jù)，獲取所述大場(chǎng)景的圖像序列；

S2，基于所述圖像序列，進(jìn)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(chǎng)景的三維數(shù)據(jù)；

S3，基于所述三維數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種面向大場(chǎng)景的三維可視化裝置，包括：

圖像序列模塊，用于基于大場(chǎng)景的視頻數(shù)據(jù)及掃描數(shù)據(jù)，獲取所述大場(chǎng)景的圖像序列；

三維數(shù)據(jù)模塊，用于基于所述圖像序列，進(jìn)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(chǎng)景的三維數(shù)據(jù)；以及

建模交互模塊，用于基于所述三維數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。

本發(fā)明提出一種面向大場(chǎng)景的三維可視化方法裝置，將復(fù)雜場(chǎng)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(diǎn)云數(shù)據(jù)，并通過主流三維軟件的接口實(shí)時(shí)繪制并渲染出三維場(chǎng)景模型。本發(fā)明所述方法特別適合大場(chǎng)景或古遺址的三維重建，可以生動(dòng)有效的還原場(chǎng)景下的真實(shí)物貌及人文歷史信息。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種面向大場(chǎng)景的三維可視化方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例HTC Vive定位原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種面向大場(chǎng)景的三維可視化方法，包括：

S1，基于大場(chǎng)景的視頻數(shù)據(jù)及掃描數(shù)據(jù)，獲取所述大場(chǎng)景的圖像序列；

S2，基于所述圖像序列，進(jìn)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(chǎng)景的三維數(shù)據(jù)；

S3，基于所述三維數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。

本實(shí)施例將復(fù)雜場(chǎng)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(diǎn)云數(shù)據(jù)，并通過主流三維軟件的接口實(shí)時(shí)繪制并渲染出三維場(chǎng)景模型。本發(fā)明所述方法特別適合大場(chǎng)景或古遺址的三維重建，可以生動(dòng)有效的還原場(chǎng)景下的真實(shí)物貌及人文歷史信息。

具體的，所述視頻數(shù)據(jù)及掃描數(shù)據(jù)包括：所述大場(chǎng)景的地形、遺址、宮殿、景區(qū)以及文物的視頻數(shù)據(jù)或者掃描數(shù)據(jù)。

在對(duì)大場(chǎng)景進(jìn)行三維可視化前，需要收集整理得到帶掃描的大場(chǎng)景基本情況和文化歷史內(nèi)容。初步確定現(xiàn)有大場(chǎng)景的地形地貌圖片、視頻的正確性；對(duì)示范點(diǎn)涵蓋的遺址、宮殿、景區(qū)、文物的原始材料進(jìn)行數(shù)字化采集與整理。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述S1進(jìn)一步包括：