[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

本申請涉及一種透明物體的三維重建方法、裝置、計算機設備和存儲介質。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，通過反向光線跟蹤過濾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，通過兩個向量一致性對初始透明物體模型進行第一優化，獲取點云重建模型；獲取初始透明物體模型的泊松采樣點，更新點云重建模型；根據待重建透明物體的輪廓圖與點云重建模型的投影對點云重建模型進行第二優化；對第二優化后的點云重建模型進行三維重建，獲得三維模型。采用本方法能恢復初始透明物體的完整表面。

技術領域

本申請涉及圖像處理領域，特別是涉及一種透明物體的三維重建方法、裝置、計算機設備及存儲介質。

背景技術

三維重建是指對三維物體建立適合計算機表示和處理的數學模型,是在計算機環境下對其進行處理、操作和分析其性質的基礎,也是在計算機中建立表達客觀世界的虛擬現實的關鍵技術。

在過去幾十年中，研究人員針對非透明物體(如漫反射表面物體等)的三維重建提出了眾多的可行性技術方案。然而，這些方案都不能直接應用在透明物體上，傳統的三維重建算法并不能有效地重建透明物體。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種針對透明物體進行三維重建的三維重建方法、裝置、計算機設備及存儲介質。

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。

在其中一個實施例中，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。

在其中一個實施例中，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。

在其中一個實施例中，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。