[發明專利]用于輔助3D場景中的3D對象的定位的計算機實現方法

在審

• 申請號: 202010972147.2
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112541976A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: J·蘭伯利;C·德爾菲諾;R·佩龍;C·貝洛;F·夸卡
• 申請（專利權）人: 達索系統公司
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張立達

本發明涉及一種用于輔助數字建模的3D對象的定位的計算機實現的方法，包括以下步驟：S1：提供在3D場景中具有3D位置的第一數字建模的3D對象(OBJ1)；S2：根據第一軸(AX1)和第一視點來渲染所述第一數字建模的3D對象(OBJ1)在屏幕上的投影；S3：在根據用戶動作修改第一數字建模的3D對象(OBJ1)沿第一軸(AX1)的3D位置的同時，自動縮放第一3D對象(OBJ1)，以使移動后的對象在屏幕上的投影保持恒定。

技術領域

本發明涉及一種用于輔助3D場景中的數字建模的3D對象的定位的計算機實現的方法。例如，本發明使得能夠拍攝諸如家具之類的對象的照片，創建對象的3D模型，或者從對象的現有圖像開始，存儲圖像和/或共享圖像以用于進一步的CAD操作。

背景技術

基于單個圖像創建復雜的3D物理對象(例如，由平坦頂部和一條或多條腿組成的桌子)的數字模型是一項復雜的任務。實際上，圖像具有角度，該角度由相機的視角和位置確定，并且在對對象的所有部件進行建模時，必須考慮到該角度。否則，3D模型將無法表達物理對象的現實布置。在下文中，除非明確聲明相反的情況，否則對3D對象的任何引用都將指代數字建模的3D對象，而不是物理對象。類似地，除非明確聲明相反的情況，否則對3D場景的任何引用都將指代計算機生成的數字3D場景，而不是物理世界中的場景。

在計算機輔助設計(CAD)系統中，例如由達索系統(Dassault Systèmes)提供的商標為CATIA的系統，用戶可以基于單個圖像創建包括若干3D部件的復雜的3D對象。為此，他通過在2D圖像上繪制3D部件(例如，通過在桌子的平坦頂部上繪制第一平行六面體，并且在腳板上繪制另一平行六面體)來創建3D部件。替代地，他可以從現有3D部件開始。由于僅根據CAD系統的虛擬相機的一個視點組裝3D部件這一事實，從該視點來看，3D部件的相對位置可能不與期望的相對位置相對應。例如，從第一視點看，用戶看到代表桌子的平坦頂部的3D部件和代表桌子腿的3D部件是對齊的。從另一視點看，兩個3D部件可能是未對齊的。

為了糾正3D部件的錯誤的相對定位，用戶可以操縱圖形操縱器，例如CATIA中的3D指南針。3D指南針體現了多種功能的緊湊表示，這些功能可以關聯到將在其上執行功能(例如旋轉、平移、縮放)的對象。

用戶將3D指南針朝向3D部件之一(例如，代表平坦頂部的3D部件)拖動，然后釋放3D部件上的指針，這將3D指南針錨定在該3D部件上。當改變虛擬相機的視點時，用戶通過拖動3D指南針的箭頭之一來平移在其上錨定了3D指南針的3D部件。

然而，一旦用戶再次改變視點并返回到最初的視點，則由于平移，已經平移的3D部件在屏幕上的投影的尺寸看起來已經改變。平移后的3D部件與其初始尺寸相比更大或更小。因此，用戶將3D指南針拖動到平移后的3D部件上；然后他不釋放地按住3D指南針的縮放按鈕，并且移動指針直到他認為3D部件已經被正確地重新縮放。

因此，使用用戶分兩個步驟進行，即一步用于平移，另一步用于重新縮放，這很費時。此外，可以重復這兩個步驟，以迭代地獲得期望的相對定位，這進一步增加了設計時間。

使用攝影測量技術的解決方案可以實現非常精確的3D重建，例如在應用“CatiaPhoto To Shape”(由達索系統銷售的)中實現的。然而，該技術要求以兩個不同視點從至少兩個圖像開始。因此，對于從物理3D對象的單個圖像開始對該物理3D對象進行建模來說，這不是令人滿意的解決方案。

學術研究最近也集中在3D姿態估計上，例如在文章“3D Human Pose Machineswith Self-supervised Learning(具有自監督學習的3D人體姿態機器)”(Keze Wang等人，IEEE Transactions on patter,analysis and machine intelligence，2019年)中所公開的。在這種情況下，從人體的2D姿態開始，可以通過使用深度學習來重建3D姿態。然而，該篇文章特定于特定類別，即人體，并且不能擴展到其他類別的對象。更一般而言，每個神經網絡都適用于特定類別的對象。