[發(fā)明專利]三維再生核空間函數(shù)圖像合成方法

有效

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN109829870B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宗常進
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T3/00;G06T17/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發(fā)明公開了三維再生核空間函數(shù)圖像合成方法，包括：基于再生核空間函數(shù)再生，把三維再生核空間函數(shù)圖像表面平滑區(qū)域連續(xù)地表示出來；預(yù)置三維再生核空間函數(shù)圖像樣本區(qū)域；計算待匹配區(qū)域在三維再生核空間函數(shù)圖像表面的位置，在三維再生核空間函數(shù)圖像表面進行待匹配圖像區(qū)域匹配；在三維圖像模型表面選擇若干塊匹配的三維再生核空間函數(shù)圖像匹配區(qū)域，對應(yīng)兩塊圖像匹配區(qū)域重疊部分進行最小二乘法擬合；創(chuàng)建三維再生核空間函數(shù)圖像擬合分布域的三維圖像平滑區(qū)域；合成三維再生核空間函數(shù)圖像。本發(fā)明方法在三維再生核空間函數(shù)圖像局部匹配的情況下能夠有效地進行局部區(qū)域合成，避免大量的鄰域匹配搜索，進而高效地獲得圖像合成效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機視覺、圖像處理和計算機圖形學(xué)領(lǐng)域，涉及三維圖像合成方法，尤其涉及三維再生核空間函數(shù)圖像合成方法。

背景技術(shù)

再生核理論發(fā)展至今已廣泛應(yīng)用于光學(xué)、信號處理、圖像處理、數(shù)據(jù)壓縮、采樣理論等領(lǐng)域，推動了相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

三維圖像合成技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，其成果可以應(yīng)用于虛擬主持人、虛擬會議、輔助教學(xué)、醫(yī)療研究、電影制作、游戲娛樂、商品展示等等，具有重大的理論意義和應(yīng)用價值。在圖像處理及計算機圖形學(xué)領(lǐng)域，三維圖像合成是指將一系列由普通拍攝物體的二維底片借助全息方法記錄在一塊全息軟片或干板上，再現(xiàn)原物體的準(zhǔn)立體三維顯示的一種技術(shù)，是實現(xiàn)再現(xiàn)物體360°環(huán)視像的有效方法。三維合成技術(shù)的應(yīng)用使人具有“身臨其境”的逼真感。為了逼真地模擬視覺功能，在很大程度上要依賴于立體三維顯示技術(shù)的圖像處理及理解能力，圖像處理的質(zhì)量愈高，圖像處理的速度愈快，圖像識別的能力愈強，系統(tǒng)的理解能力愈完善，系統(tǒng)的視覺臨場感便愈佳。三維空間中合成對象為我們提供了更廣闊的想像空間，同時也產(chǎn)生了更酷的效果。

在圖像處理及計算機視覺領(lǐng)域中，本發(fā)明的三維再生核空間函數(shù)圖像合成方法基于再生核空間函數(shù)能再生，進行再生核空間函數(shù)內(nèi)積計算，把三維再生核空間函數(shù)圖像表面平滑區(qū)域連續(xù)地表示出來：從而再生核空間函數(shù)樣本圖像區(qū)域就構(gòu)成了三維再生核空間函數(shù)圖像表面的最佳化的待匹配區(qū)域；進而匹配出最佳化三維圖像匹配區(qū)域分布，進一步構(gòu)建出三維再生核空間函數(shù)圖像表面擬合分布域的三維圖像平滑區(qū)域。在三維圖像模型表面上直接生成與樣本圖像區(qū)域中具有有效地保持三維圖像區(qū)域的完整性、三維區(qū)域圖像結(jié)果的連續(xù)性，能夠很好地在三維圖像模型表面處理三維再生核空間函數(shù)圖像，從而為三維圖像世界創(chuàng)新出一個絢麗多彩，給人民增添快樂的視覺世界。如此不僅能夠彌補幾何繪制的不足，還能夠大大簡化建模的過程。再生核空間函數(shù)這個數(shù)學(xué)工具為圖像的分析和三維成像提供了方向性的選擇，這種方向選擇性又非常適合于人眼的視覺感知特性，因此，采用再生核空間函數(shù)這個數(shù)學(xué)工具的三維再生核空間函數(shù)圖像合成方法會成為一種新興三維成像設(shè)計方法。

目前，在市場上可以看到許多優(yōu)秀建模軟件，比較知名的例如3DMAX，UG，AutoCAD，SoftImage及Maya等等。它們的共同特點是利用一些基本的幾何元素，如立方體、球體等，通過一系列幾何操作，如平移、旋轉(zhuǎn)、拉伸以及布爾運算等來創(chuàng)建復(fù)雜的幾何場景。利用儀器設(shè)備建模：三維掃描儀，又稱為三維數(shù)字化儀。它是當(dāng)前使用的對實際物體三維建模的重要工具之一。它能快速方便的將真實世界的立體彩色信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供了有效的手段。基于圖像的建模和繪制是當(dāng)前計算機圖形學(xué)界一個極其活躍的研究領(lǐng)域。同傳統(tǒng)的基于幾何的建模和繪制相比，IBMR技術(shù)具有許多獨特的優(yōu)點。基于圖像的建模和繪制技術(shù)給我們提供了獲得照片真實感的一種最自然的方式，采用IBMR技術(shù)，建模變得更快、更方便，可以獲得很高的繪制速度和高度的真實感。IBMR的最新研究進展已經(jīng)取得了許多豐碩的成果，并有可能從根本上改變我們對計算機圖形學(xué)的認識和理念。由于圖像本身包含著豐富的場景信息，很容易從圖像獲得照片般逼真的場景模型。基于圖像的建模的主要目的是由二維圖像恢復(fù)景物的三維幾何結(jié)構(gòu)。由二維圖像恢復(fù)景物的三維形體屬于計算機圖形學(xué)和計算機視覺方面的內(nèi)容。由于它的廣闊應(yīng)用前景，如今計算機圖形學(xué)和計算機視覺方面的研究人員都對這一領(lǐng)域充滿興趣。與傳統(tǒng)的利用建模軟件或者三維掃描儀得到立體模型的方法相比，基于圖像建模的方法成本低廉，真實感強，自動化程度高，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。