[發明專利]深度圖像融合方法及系統

有效

• 申請號: 201711091253.4
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107862674B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 吳正強;方文票
• 申請（專利權）人: 杭州測度科技有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

本發明公開了一種深度圖像融合方法及系統，其中方法包括：獲取待融合的深度圖像中的各個頂點的可信度；根據待融合的深度圖像中的各個頂點的可信度，刪除待融合的深度圖像中的重疊點，得到待融合的深度圖像中的各個分區域圖像的拓撲信息；對分區域圖像上的頂點進行深度加權處理，得到各個分區域圖像的幾何信息；根據分區域圖像的拓撲信息和分區域圖像的幾何信息，對所有的分區域進行縫合，得到完整的三角網格。本發明采用深度圖像的頂點位置數據進行計算，從而避免采樣失真，而且最終融合數據盡可能保持原有的拓撲關系，在曲率變化較大和深度不連續的地方也能保持較好的結果，其基于原始數據，具有高效高保真的優點。

技術領域

本發明涉及圖像和幾何數據處理技術領域，特別涉及一種深度圖像融合方法及系統。

背景技術

在三維掃描儀中，數據后處理至關重要，數據后處理技術主要包括深度圖像(也稱有序點云)的匹配和融合。

深度圖像匹配的方法一般都是通過迭代最近點(Iterative Closest Points，ICP)算法得到。在進行ICP時，需要為數據提供初始位置信息。初始位置信息可以通過在物體表面貼標志點得到，或者根據物體表面曲率信息匹配得到，或者用戶手工選取得到。ICP在深度圖注冊方面已經非常通用，而且已經達到很好的效果。

多視點深度圖像融合是三維數據后處理的關鍵技術，深度圖像的數據融合的目的就是要去除冗余數據,生成物體的完整三維圖像和幾何模型。具體來講，就是通過深度圖像匹配可以得到不同視點深度圖像之間的變換關系，但是將這些深度圖像變換到同一坐標系后，各深度圖像之間往往存在重疊區域，因此必須將它們融合成一個完整的、無冗余的、帶有幾何和拓撲結構的曲面表達。現有的深度圖像融合采用以下兩種方法：

方法1，將深度圖像轉化為距離場(隱函數的)形式，如果有多個深度圖像重疊時只需將距離場疊加；最后再采用Marching Cube(移動立方體算法)提取距離場的等值面。首先，該方法采用場，由于場非常耗費內存，因而重建物體的大小非常受到挑戰；此外，重新提取等值面，需要對所有點都重新采樣，不能忠實于原始數據。

方法2，將深度圖轉化為單幅點云，再將單幅點云合成整體點云。在同個位置會有多個角度的深度圖像同時被拍到，從而會產生很多重疊數據，重疊數據通常在點云表面用圓柱面采樣，圓柱的中心軸平行點的法向，半徑的選擇通常為深度圖像的點間距，最后再采用三角剖分算法處理生成網格。該方法將深度圖像轉化為點云，丟失了原始數據的連接關系，在物體表面比較光滑的區域性能良好，而在曲率變化較大和深度值不連續的地方結果不理想。尤其是重新生成點與點之間的拓撲關系和三角化比較困難和費時。

基于此，針對深度圖像的融合，目前仍然沒有一個能取得很好效果的通用方法。

發明內容

基于以上問題，本發明提供了一種用于將三維掃描儀從多個角度獲取的深度圖像融合為一個整體的三角網格的方法及系統。該方法利用原始深度圖像的拓撲關系，考慮每個深度圖像的幾何數據，能夠快速高效的生成一個沒有縫隙完整的網格，其基于原始數據，具有高效高保真的優點。

本發明提供的一種深度圖像融合方法，包括以下步驟：

S100、獲取待融合的深度圖像中的各個頂點的可信度；

S200、根據待融合的深度圖像中的各個頂點的可信度，刪除待融合的深度圖像中的重疊點，得到待融合的深度圖像中的各個分區域圖像的拓撲信息；

S300、對分區域圖像上的頂點進行深度加權處理，得到各個分區域圖像的幾何信息；

S400、根據分區域圖像的拓撲信息和分區域圖像的幾何信息，對所有的分區域進行縫合，得到完整的三角網格。

作為一種可實施方式，所述步驟S100包括以下步驟：

S110、在待融合的深度圖像上建立法向，計算各個頂點的法向；