[發明專利]一種基于邊緣特征自約束的表面網格模型構建方法

有效

• 申請號: 201811415362.1
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109472802B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 張小國;張開心;王小虎;王慧青
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/73;G06T7/80;G06T17/05;G06T3/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

1.一種基于邊緣特征自約束的表面網格模型構建方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）用canny邊緣檢測算法從序列圖像中獲取可靠的二維邊緣特征，并將該二維邊緣特征用作點云構建表面模型的約束條件；

（2）從序列圖像中生成三維點云，將三維點云映射到二維圖像上，生成一個二維投影點集合；

（3）根據邊緣特征建立二維邊緣點之間的拓撲關系，確立部分二維投影點之間的拓撲連接關系，將具有拓撲約束信息的二維投影點反投影到三維空間，得到帶約束的三維點云；

（4）構建基于局部降維的帶約束表面網格，是將帶約束的三維點云在局部區域進行降維，投影到最小二乘擬合平面上進行帶約束的平面三角剖分，然后再反投影回三維空間。

2.根據權利要求1所述的一種基于邊緣特征自約束的表面網格模型構建方法，其特征在于，所述步驟（1）中，用canny邊緣檢測算法從序列圖像中獲取可靠的二維邊緣特征，具體步驟為：

（1.1）用高斯濾波器平滑圖像，去除噪聲；

（1.2）用一階偏導有限差分計算梯度幅值和方向；

（1.3）對梯度幅值進行非極大值抑制，精確確定邊緣的位置；

（1.4）用雙閾值算法檢測和連接邊緣。

3.根據權利要求1所述的一種基于邊緣特征自約束的表面網格模型構建方法，其特征在于，所述步驟（2）中，從序列圖像中生成三維點云，具體步驟為：

（2.1）用傳統攝像機定標方法得到攝像機內參；

（2.2）提取任意兩幅圖像特征點，進行特征點匹配；

（2.3）根據特征點匹配結果，利用隨機抽樣一致性算法求取基礎矩陣及本質矩陣；

（2.4）根據本質矩陣正確估計攝像機外參數；

（2.5）由攝像機的內外參數組合生成圖像變換的投影矩陣；

（2.6）三角化所有圖像匹配好的特征點；

（2.7）對重建結果進行集束調整，減少誤差。

4.根據權利要求1所述的一種基于邊緣特征自約束的表面網格模型構建方法，其特征在于，所述步驟（3）中，根據邊緣特征建立二維邊緣點之間的拓撲關系，具體步驟為：將在步驟（2）中由三維點云投影生成的二維投影點集合擬合到步驟（1）中canny邊緣檢測算法檢測到的輪廓中，將具有拓撲約束信息的二維投影點反投影到三維空間，得到帶約束的三維點云。

5.根據權利要求1所述的一種基于邊緣特征自約束的表面網格模型構建方法，其特征在于，所述步驟（4）中，構建基于局部降維的帶約束表面網格，將帶約束的三維點云在局部區域進行降維，投影到最小二乘擬合平面上進行帶約束的平面三角剖分，然后再反投影回三維空間，具體步驟為：

（4.1）首先要在采樣點集中找到每一個點附近的點，使用k個近鄰點計算出在該點處的待重建表面的法向量；

（4.2）此時得到的法向量有正負兩個方向，經過法向量一致化的處理后，使得法向量指向曲面的一側，得到每一點處的切平面；

（4.3）將查詢點和其近鄰點投影到局部的微小切平面上，使用Delaunay算法對切平面上的點進行三角剖分；

（4.4）最后將平面上點的拓撲關系反投影到三維空間中，得到重建后的不規則體的三維表面三角網格。