[發(fā)明專利]基于二維圖像局部變形的三維配準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711459261.X
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108182699B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 董華宇;鄭文濤;王國夫
• 申請（專利權）人: 北京天睿空間科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 北京市卓華知識產(chǎn)權代理有限公司 11299
• 代理人: 陳子英

1.一種基于二維圖像局部變形的三維配準方法，包括下列步驟：

計算投影矩陣：調(diào)整三維模型場景與二維圖像場景一致，在三維模型和二維圖像上選擇實際對應的若干對匹配點，所述匹配點的數(shù)量不少于6對，依據(jù)各對匹配點的坐標，計算出三維模型坐標點在二維圖像上的投影矩陣；

初步配準：依據(jù)所述投影矩陣，進行二維圖像和三維模型的初步配準；

選取原始控制點：在配準錯誤的區(qū)域，在原始二維圖像上選擇若干易于分辨的特征點做為精確配準的原始控制點，形成原始控制點集；

確定目標控制點：在三維模型中確定分別與各原始控制點實際對應的三維坐標點，依據(jù)投影矩陣計算出形成這些三維坐標點的二維圖像坐標點并以此作為目標控制點，形成目標控制點集；

局部變形：依據(jù)移動最小二乘法，分別針對原始二維圖像中的各像素點，計算使原始控制點逼近目標控制點的最佳變形函數(shù)，依據(jù)相應的最佳變形函數(shù)進行變形運算，計算出原始二維圖像中各像素點變形后的目標二維圖像坐標；

精確配準：依據(jù)所述投影矩陣，進行目標二維圖像與三維模型的配準，形成精確三維配準圖像，所稱三維配準圖像為融合二維圖像的三維模型圖像。

2.如權利要求1所述的三維配準方法，其特征在于所述三維模型采用世界坐標系，所述二維圖像采用圖像坐標系。

3.如權利要求1所述的三維配準方法，其特征在于觀察配準效果前，對三維配準圖像中的二維圖像進行透明化處理。

4.如權利要求1所述的三維配準方法，其特征在于所述初步配準和精確配準均采用交互式三維配準方式，所述交互式三維配準方式為采用三角面片的劃分方法，在三維模型中沿著模型構建空的三角面片集合，所述三角面片集合覆蓋相應二維圖像的全部場景，利用所述投影矩陣計算出三角面片所有頂點的二維圖像坐標并據(jù)此對三角面片進行渲染，形成融合在三維模型上的二維圖像。

5.如權利要求1所述的三維配準方法，其特征在于所述選取原始控制點步驟中，先在原始二維圖像中進行原始控制點的預選，對所預選的原始控制點在原始二維圖像中疊加相應的控制點信息，所述控制點信息包括控制點位置和控制點標號，依據(jù)所述投影矩陣，將疊加有控制點信息的原始二維圖像重新與三維模型配準并對二維圖像進行透明化處理，查看和判斷預選原始控制點的選點和分布是否適宜，對不適宜的預選控制點進行調(diào)整，直至預選控制點能夠滿足需要，形成所述的原始控制點集。

6.如權利要求1所述的三維配準方法，其特征在于觀察配準效果的過程中，通過人工方式對配準錯誤的區(qū)域進行框選，相應地，后續(xù)選取原始控制點步驟和局部變形步驟，針對整個二維圖像實施或者只針對框選為配準錯誤的區(qū)域?qū)嵤蜻x為配準錯誤的區(qū)域與無配準錯誤區(qū)域的鄰接處含有無配準錯誤的區(qū)域。

7.如權利要求1-6任一所述的三維配準方法，其特征在于實現(xiàn)精確配準后，查看配準效果，如符合要求，以當前精確三維配準圖像為最終配準結果，如不符合要求，以當前目標二維圖像作為新的原始二維圖像，重復進行自選取原始控制點至精確配準的各步驟，獲得新的精確三維配準圖像，如此循環(huán)，直至配準效果符合要求。

8.如權利要求1-6任一所述的三維配準方法，其特征在于制備原始二維圖像與目標二維圖像的坐標映射表，依據(jù)坐標映射表對原始二維圖像進行調(diào)整，形成目標二維圖像或目標二維圖像數(shù)據(jù)，并依此進行目標二維圖像與三維模型的配準。

9.如權利要求8所述的三維配準方法，其特征在于制備坐標映射表的方式包括：進行由目標二維圖像坐標向原始二維圖像坐標的逆向映射，通過目標二維圖像上各像素點的坐標，計算出對應的原始二維圖像坐標，由此獲得坐標映射表數(shù)據(jù)。

10.如權利要求9所述的三維配準方法，其特征在于如果發(fā)現(xiàn)存在空洞，采用雙線性插值法進行插值，消除空洞。