[發明專利]一種基于體素的快速三維建模方法及系統

有效

• 申請號: 202110257170.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112991458B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 肖春霞;周華健;羅飛
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T15/04;G06T17/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

1.一種基于體素的快速三維建模的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：從各視角采集360度方位覆蓋目標物體的多張圖像，圖像采集使用帶RGB攝像頭與深度攝像頭的攝像機；

步驟S2：獲取拍攝圖像對應視角下的三維點云和目標物體在該視角下的輪廓圖；

步驟S3：采用一體素裁剪單元從各個視角對預設體素模型進行過濾，剔除冗余體素；

步驟S4：采用一體素融合單元在經步驟S3處理后的體素模型上，將來自各視角的點云在體素層面上進入融合，首先根據所有攝像頭坐標系相對于基礎坐標系的對應位姿變換矩陣，將每個攝像機所采集的點云變換到基礎坐標系中進行體素融合處理，進而獲取目標物體的體素模型；

步驟S5：采用一體素填補單元在經步驟S4處理后的體素模型上，優化各個體素，填補部分存在空洞的區域；

步驟S6：采用一網格抽取單元對經步驟S5處理后的體素模型，利用各個體素中存儲的SDF值進行三角面片的抽取，在進行網格平滑與簡化后，計算點云的法向量，進而生成帶有法向量的三維網格數據；

步驟S7：采用一紋理生成單元對經S6處理后的三維網格進行紋理生成處理，結合點云圖像，生成統一、對齊、逼真的網格紋理，進而獲取完整的帶紋理的目標物體的三維模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟S1圖像通過布置在目標物體周向的N臺攝像機獲取，且獲取圖像過程為N臺攝像機同時拍攝。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步驟S3中，根據下述公式對體素進行裁剪處理：

其中x代表在體素模型中的某一個體素，N為攝像機的總數目，pic_i(x)表示將體素x依據投影矩陣投影到第i個視角的RGB照片上時的所在位置，即像素位置，mask_i(pixel)為獲取第i個視角的輪廓圖在pixel位置信息的函數，如果位于輪廓圖內，則取1，否則取0.5，color_i(pixel)為獲取第i個視角的RGB圖片在pixel位置的顏色值，μ(x)為將體素x投影至全部視角后所獲得的平均顏色值；

其中已經將RGB圖片轉換到Lab顏色空間，并定義距離函數：

其中對于兩個顏色color₁和color₂，color_i(a)、color_i(b)代表Lab顏色的a、b分量。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S4中，根據下述公式對體素進行融合處理：

其中pic_i(x)表示將體素x依據投影矩陣投影到第i個視角的RGB照片上時所在的像素位置，depth_i(pixel)為獲取第i個視角的深度圖在pixel位置的值的函數，camz_i(pixel)為獲取體素x在第i個視角下的深度值，即與第i個攝像機的距離值。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S5中，根據下述公式對體素進行填補判定：

其中x代表在體素模型中的某一個體素，N為攝像機的總數目，pic_i(x)表示將體素x依據投影矩陣投影到第i個視角的RGB照片上時所在的像素位置，color_i(pixel)為獲取第i個視角的RGB圖片在pixel位置的顏色值，μ(x)為將體素x投影至全部視角后所獲得的平均顏色值。