[發明專利]一種基于單幅回轉體圖像文化遺址的三維重建方法

有效

• 申請號: 201910244665.X
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110070604B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 齊勇;付韋虎
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 寧文濤

1.一種基于單幅回轉體圖像文化遺址的三維重建方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1，提取單張回轉體圖像中回轉體的邊緣輪廓線，得到回轉體的邊緣輪廓圖像；

步驟2，將經步驟1得到回轉體的邊緣輪廓圖像進行旋轉糾正：

步驟2.1，掃描經步驟1得到的回轉體邊緣輪廓圖像，然后求出回轉體邊緣輪廓圖像的極點坐標；

步驟2.2，在經步驟2.1得到的極點坐標之間根據回轉體邊緣輪廓選取若干坐標點；

步驟2.3，將經步驟2.2選取的若干坐標點進行橢圓擬合，得到擬合橢圓方程：

在原始測得的N(N≥5)組數據(x_i，y_i)，(i＝1,2,3,…,N)中，根據橢圓方程通式和最小二乘法原理，x_i和y_i分別就是i點的x軸坐標和y軸坐標； 這里是對i個點進行擬合，求目標函數：

的偏導數均為零，得到以下方程組：

公式(2)可以寫為：

則計算即可得到擬合系數(A，B，C，D，E)，然后求解參數x₀，y₀，a，b，q：

其中x₀和y₀為橢圓的中心點坐標，a為橢圓的長軸，b為橢圓的短軸，q為傾斜的弧度；

步驟2.4，計算經步驟2.3得到的擬合橢圓方程的參數，利用傾斜弧度q求出回轉體邊緣輪廓圖像的旋轉角，并進行判斷糾正；

步驟3，將經步驟2糾正后的回轉體的邊緣輪廓圖像進行透視變換，還原回轉體正面平行投影的輪廓圖像；

步驟4，將經步驟3還原得到的回轉體正面平行投影的輪廓圖像進行點云三維重建。

2.根據權利要求1所述的一種基于單幅回轉體圖像文化遺址的三維重建方法，其特征在于，所述步驟1具體為：首先將RGB彩色圖像轉化為灰度圖像，然后通過Otsu’s算法對其進行二值化，得到有噪聲的二值化圖像，然后使用中值濾波對二值化圖像進行去噪，最后使用Canny邊緣檢測算法，得到回轉體邊緣輪廓圖像。

3.根據權利要求1所述的一種基于單幅回轉體圖像文化遺址的三維重建方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

步驟3.1，將經步驟2糾正后的回轉體的邊緣輪廓圖像進行重新擬合橢圓方程，重復步驟2.3計算出新的擬合橢圓方程的參數；

步驟3.2，利用經步驟3.1計算出的橢圓方程求出回轉體的邊緣輪廓圖像中上橢圓長軸的左右坐標點；

步驟3.3，然后根據步驟3.1計算出透視變換前后的坐標，然后使用OpenCV相應透視變換的庫來進行透視變換，得到橢圓的方程的row坐標與col坐標。

4.根據權利要求3所述的一種基于單幅回轉體圖像文化遺址的三維重建方法，其特征在于，所述步驟4具體包括：

步驟4.1，將經步驟3透視變換后的回轉體的邊緣輪廓圖像再次進行步驟2.3的擬合橢圓方程，得出透視變換后上下橢圓的擬合橢圓方程；

步驟4.2，利用經步驟4.1得到的上下橢圓的擬合橢圓方程，從透視變換后回轉體的邊緣輪廓圖像的上橢圓的方程的row坐標到下橢圓方程的row坐標，在回轉體的邊緣輪廓圖像中從左到右遍歷圖片，將掃描得到的坐標，依次保存到數組中；

步驟4.3，然后利用透視變換后回轉體的邊緣輪廓圖像中垂線的col坐標依次減去經步驟4.2得到的數組，得出回轉體的邊緣輪廓圖像的半徑數組；

步驟4.4，利用經步驟4.3得出回轉體的邊緣輪廓圖像的半徑數組導入三維繪圖軟件或者三維繪圖工具包進行自動化腳本的編寫，最后得到重建后的三維回轉體圖像。