[發明專利]一種基于虛擬現實的三維重建山洞的方法及系統

在審

• 申請號: 202011424521.1
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112634445A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 許胡宇;潘志庚
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F3/01
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 葉潔勇

本發明公開了一種基于虛擬現實的三維重建山洞的方法及系統，通過無人車紅外設備測距，并且將深度信息傳回計算機，在計算機上實時生成山洞模型，然后基于虛擬現實技術，讓研究人員在三維重建的山洞中探索山洞，增強了沉浸感，讓研究人員更好的觀察山洞，使三維山洞場景中夠在虛擬現實環境下進行交互，從而能夠實現漫游場景，在虛擬世界中漫游三維山洞場景，相比于傳統的計算機交互方式，虛擬現實交互能夠提供更好的交互體驗，即增強沉浸感，并且將深度信息傳輸回計算機上進行三維場景重建，避免了研究人員進入山洞實地考察的風險。

技術領域

本發明屬于三維重建，虛擬現實，三角測距以及圖像處理技術領域，具體涉及一種基于虛擬現實的三維重建山洞的方法及系統。

背景技術

人們對大自然的探索從未停止過，各種山洞層出不窮。但是山洞往往也伴隨著未知的危險，派遣研究人員進行實地考察風險系數很高，然而部分山洞所處位置的環境往往比較惡劣，研究人員不可能到達。這就促進了三維重建技術的發展，通過深度信息獲取、預處理、點云配準與融合、生成表面等過程，把真實場景刻畫成符合計算機邏輯表達的數學模型，來在計算機上重現。而傳統的三維重建技術僅僅只是在計算機上重建場景，研究人員只能通過計算機屏幕觀察山洞情況，不夠直觀。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于虛擬現實的三維重建山洞的方法及系統，以解決現有技術中所存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。

本發明提供一種基于虛擬現實的三維重建山洞的方法及系統，通過無人車紅外設備測距，并且將深度信息傳回計算機，在計算機上實時生成山洞模型，然后基于虛擬現實技術，讓研究人員在三維重建的山洞中探索山洞，增強了沉浸感，讓研究人員更好的觀察山洞。

為了實現上述目的，根據本發明的一方面，提供一種基于虛擬現實的三維重建山洞的方法，所述方法包括以下步驟：

S100，獲取山洞的深度圖像；

S200，對深度圖像進行預處理生成三維數據包；

S300，根據三維數據包進行山洞場景重建得到三維山洞場景；

S400，在三維山洞場景中添加交互腳本。

進一步地，在S100中，獲取山洞的深度圖像的方法為：通過線纜或者無線網絡遙控設置有CCD相機的無人車在山洞中行進，對山洞內壁的洞體表面深度圖像進行采集，在無人車的行進中，無人車上攜帶的紅外設備以一定的角度向山洞內壁的洞體表面投射紅外線，光遇到山洞的內壁后發生反射并被CCD相機的CCD(Charge-coupled Device，電荷耦合元件)圖像傳感器所采集并捕獲反射回來的紅外線，隨著無人車的移動，此時獲取的反射光線也會產生相應的偏移值，根據三角測距法測量紅外線發射角度、偏移距離、中心矩值和位置關系，計算出發射器到物體之間的距離從而生成深度信息。

進一步地，在S200中，對深度圖像進行預處理生成三維數據包的方法為：

對深度圖像進行圖像濾波，點云重建與曲面重建，點云重建與曲面重建為對稀疏點和稠密點云的重建，并進行紋理映射操作最終生成一個包含三維物體相關信息的三維數據包，其中，點云重建與曲面重建分為組合類和擬合類算法：組合類算法包括：Crust、PowerCrust、Co-cone、Robust Cocone、Ball Pivoting、DBRG中的任意一種；擬合類算法包括：Signed Distance Function、Mls、APSS、RIMLS、Poisson、Voronoi Graph PCA、ScreenedPoisson、SSD、Wavelet中的任意一種。

進一步地，在S300中，根據三維數據包進行山洞場景重建得到三維山洞場景的方法為：