[發明專利]透明物體的三維重建方法、裝置、計算機設備及存儲介質

在審

• 申請號: 201810836203.2
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109118531A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 黃惠;吳博劍
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T7/514
• 分類號: G06T7/514;G06T7/55
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

1.一種透明物體的三維重建方法，所述方法包括：

獲取待重建透明物體在不同觀察視角下的輪廓圖和光線對應關系，獲取待重建透明物體的初始透明物體模型，并通過反向光線跟蹤過濾所述光線對應關系的光線中涉及多次折射和全反射的光線；

獲取待重建透明物體的初始透明物體模型在各個攝像設備視角下的表面法向量與斯涅耳法向量，通過約束所述初始透明物體模型各個攝像設備視角的表面法向量與斯涅耳法向量一致性對所述初始透明物體模型進行第一優化，獲取點云重建模型；

獲取所述初始透明物體模型的泊松采樣點，根據所述泊松采樣點更新所述點云重建模型；

根據所述待重建透明物體的輪廓圖與所述更新后的點云重建模型的投影對所述更新后的點云重建模型進行第二優化；

對所述第二優化后的點云重建模型進行三維重建，獲得三維模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述第二優化后的點云重建模型進行三維重建，獲得三維模型之后還包括：

將獲得的所述三維模型重新作為初始透明物體模型，返回獲取待重建透明物體的初始透明物體模型在各個攝像設備視角下的表面法向量與斯涅耳法向量的步驟，并累計返回次數；

當所述返回次數達到預設次數時，停止返回獲取待重建透明物體的初始透明物體模型在各個攝像設備視角下的表面法向量與斯涅耳法向量的步驟。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取待重建透明物體的初始透明物體模型在各個攝像設備視角下的表面法向量與斯涅耳法向量之前包括：

獲取待重建透明物體各個觀察視角下的輪廓圖；

根據所述輪廓圖通過空間雕刻技術獲取初始透明物體模型。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取待重建透明物體的初始透明物體模型在各個攝像設備視角下的表面法向量與斯涅耳法向量包括：

對所述初始透明物體模型各個攝像設備視角進行反向光線跟蹤，獲得每條光線與所述初始透明物體模型的前相交點與后相交點；

在所述前相交點與所述后相交點處依據斯涅耳定理計算出對應的斯涅耳法向量；

通過初始透明物體模型的表面形狀獲取所述前相交點與所述后相交點處的表面法向量。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述初始透明物體模型的泊松采樣點，根據所述泊松采樣點更新所述點云重建模型包括：

在所述初始透明物體模型上應用泊松圓盤采樣獲得泊松采樣點；

獲取所述泊松采樣點的自適應支撐半徑；

根據所述自適應支撐半徑將所述泊松采樣點通過局部一范數中值投影對所述點云重建模型進行去噪處理，根據所述泊松采樣點通過拉普拉斯平滑性約束對所述點云重建模型進行平滑性處理，更新所述點云重建模型。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述初始透明物體模型的輪廓圖，根據所述初始透明物體模型的輪廓圖與所述更新后的點云重建模型的投影對所述更新后的點云重建模型進行約束包括：

獲取二值標識函數；

通過所述二值標識函數構建第一公式；

通過第一公式約束所述初始透明物體模型的輪廓圖與所述更新后的點云重建模型的投影的一致性；

所述第一公式為：

其中，表示位移向量。V(默認值是72，攝像設備旋轉一周每5度采集一次)是采集輪廓圖的攝像設備視角數目。表示在攝像設備視角v下泊松采樣點的二維投影點，P_v表示該視角對應的投影矩陣。表示輪廓圖Ω_v的邊界，即當前視角下物體的剪影。是二值標識函數，當位于視角v下重建模型的投影邊界上時，該值為1；當不位于視角v下重建模型的投影邊界上時則為0。表示在投影平面上從點到的距離。β＝3.5為默認值。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述獲取二值標識函數包括：

根據所述更新后的點云重建模型構建拓撲結構；

將所述泊松采樣點投影至攝像設備視角下，獲得投影點；

根據所述拓撲結構，將所述投影點相互連接獲得填充區域，根據所述填充區域的邊界來確定二值標識函數。