[發明專利]三維物體分割方法、設備和介質

有效

• 申請號: 201811315438.3
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN110163863B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 周城;王天舟
• 申請（專利權）人: 騰訊科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10;G06T17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃玫

公開了三維物體分割方法、設備和介質。所述三維物體分割方法，包括：獲取三維物體的點云；確定所述點云的三個縮放方向；分別沿所述三個縮放方向縮放所述點云中各點的位置，使得縮放后的點云在所述三個縮放方向上的尺度相同；以及基于縮放后的點云，確定所述三維物體的分割結果。

技術領域

本公開涉及三維仿真領域，更具體地說，涉及三維物體分割方法、設備和介質。

背景技術

基于模擬的物理仿真在影視、動漫、游戲以及機器人控制等方面都有廣泛應用。為了高效準確地模擬現實物理環境中的碰撞，或者讓用戶能夠實時地進行交互，在游戲以及影視制作中，開發者們常常使用凸的形狀，比如圓柱體、橢圓體或凸多面體來近似虛擬世界里的物體。但是，在實際中存在大量凹的物體，如果使用簡單的凸集近似，不但近似誤差很大而且會產生虛假碰撞。

為了解決這個問題，需要對現實物理環境中的三維物體進行凸分割。即，將三維物體分割成若干個子物體，并且保證每個子物體都是凸集。

目前，存在精確的凸集分割算法。然而，這種算法的運算量是指數增長的。這種算法不但在計算上不實際，而且還會分割出過量的子物體，不利于在仿真環境中使用。為了克服這些缺點，在現有技術中，還提出了近似的凸集分割算法，其在允許局部的微小凹陷的前提下，實現了分割速度、數量以及模擬碰撞效果的均衡。

室內環境是一個經典的物理仿真對象。室內環境中三維物體的形狀更加復雜，并且碰撞發生得更加頻繁。這對三維物體分割提出了更高的要求。在室內環境中存在大量的薄壁型物體，如墻面、桌面以及各類板材等，其中很多還具有鏤空結構，比如有門窗的墻面以及抽屜柜子等。這類物體的存在進一步加大了三維物體分割的難度。

上文中所述的近似凸集分割算法對于具有鏤空結構的薄壁型物體的分割效果往往很差。直觀上講，這是因為傳統的近似凸集分割算法難以有效地區分薄壁物體的鏤空結構與小的結構凹陷。具體來說，現有的近似凸集算法在對三維物體進行分割時，對所有方向的處理是一致，并沒有考慮到薄壁型物體的特殊結構，然而很多薄壁型物體的凹度對于方向是及其敏感的。

發明內容

鑒于以上情形，期望提供能夠針對鏤空薄壁型物體提高分割效果的三維物體分割方法和設備。

根據本發明的一個方面，提供了一種三維物體分割方法，包括：獲取三維物體的點云；確定所述點云的三個縮放方向；分別沿所述三個縮放方向縮放所述點云中各點的位置，使得縮放后的點云在所述三個縮放方向上的尺度相同；以及基于縮放后的點云，確定所述三維物體的分割結果。

另外，在根據本公開的實施例的三維物體分割方法中，確定所述點云數據的三個縮放方向的步驟進一步包括：對所述點云進行三維空間橢圓擬合；以所擬合的橢圓體的三個軸作為坐標軸建立第一坐標系；基于所述點云在所述第一坐標系下的投影，確定所述點云的最小外接平行六面體；以及以分別與所述平行六面體的三個相鄰平面垂直的方向作為所述三個縮放方向。

另外，在根據本公開的實施例的三維物體分割方法中，基于所述點云在所述第一坐標系下的投影，確定所述點云的最小外接平行六面體的步驟進一步包括：通過對所述點云在各坐標軸平面下的投影進行旋轉尺度卡取，獲得所述點云的最小外接長方體；以及通過調整所述最小外接長方體的邊，獲得所述最小外接平行六面體，其中所述最小外接平行六面體的體積小于所述最小外接長方體的體積。

另外，在根據本公開的實施例的三維物體分割方法中，分別沿所述三個縮放方向縮放所述點云的位置的步驟進一步包括：以所述三個縮放方向為坐標軸建立第二坐標系；將所述點云中各點的坐標變換為所述第二坐標系下的坐標；分別確定點云中各點在所述第二坐標系中的各個坐標軸下的最大值和最小值；以及基于所述最大值和最小值，對點云中各點的坐標值進行歸一化。