专利名称：一种简易的三维模型自动生成与标注系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是三维模型生成与管理的装置，具体涉及的是一种简易的三维模型自动生成与标注系统。
背景技术：
随着三维扫描设备和互联网技术的发展，三维模型大量产生与广泛传播已经成为了必然趋势，这也是三维动画设计、影视制作、游戏开发等行业的需求。但是在三维模型生成过程中，还存在两个问题没有被解决，一是虽然目前基于激光扫描技术的三维建模能够有效恢复出具有准确几何信息和照片真实感的三维模型，符合高精度的要求，但是高精度三维激光扫描仪系统价格昂贵，这就潜在的限制了用户制作高精度三维模型的速度；二是如何有效的对大量的三维模型数据提供准确、高速、界面友好的检索手段，当前的互联网三维模型数据库主要为用户提供的是基于文本标签的检索方式，但是这要求大量的标注员人工生成这些反映模型内容的标注词，带来繁琐的工作量的同时，也导致了标注词的不完整、不准确，这限制了三维模型的传播速度。发明内容本实用新型的目的是提供一种简易的三维模型自动生成与标注系统，它用于解决目前基于文本标签的检索方式检索三维模型比较繁琐的问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种简易的三维模型自动生成与标注系统包括操作台、标定板、CCD摄像机、线激光发射器、计算机，标定板放置在操作台上，CCD摄像机和线激光发射器放置在标定板的正前方，CCD摄像机连接计算机，计算机与互联网连接；计算机内安装有三维模型生成单元、自动标注单元；三维模型生成单元由摄像机标定模块、激光线中心提取模块、点云匹配模块、网格模型生成模块、三维模型显示模块依次连接构成；自动标注单元由三维模型特征抽取模块、三维模型下载模块、测度学习模块、多语义标注词生成模块、标注词自动检索模块依次连接构成。本实用新型具有以下有益效果I、本实用新型利用标定板、摄像头、线激光发射器和配置有相应处理功能的计算机来完成中短距离、适用于室内环境的三维模型扫描，成本低廉。同时通过提取三维模型特征描述符，并结合互联网三维模型库完成三维模型的汉字语义标签的自动生成，该系统解决了低成本三维模型生成问题。2、本实用新型的自动标注功能可代替人工标注，获得更精确、更客观的标注词，方便了三维模型检索与管理，用户扫描一个三维模型，通过标注词自动检索，可以获得更多的和和被扫描的物体具有不同姿态的三维模型，大大加快了三维模型生成速度，提高了工作效率。3、本实用新型模型扫描速度快，精度高，标注准确率高的特点，并且该系统可以完成多样性三维模型批量生成。
[0012]图I是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的原理方框图。I.操作台，2.标定板，3.被扫描物体，4. C⑶摄像机，5.线激光发射器，6.计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明结合图I、图2所示，这种简易的三维模型自动生成与标注系统包括操作台I、标定板2、CXD摄像机4、线激光发射器5、计算机6，标定板2放置在操作台I上，CXD摄像机4和线激光发射器5放置在标定板2的正前方，CXD摄像机4连接计算机6，计算机6与互联网连接；标定板2为两块相交的板，标定板2上贴有标志点，操作台I、标定板2、(XD摄像机4、 线激光发射器5用于采集被扫描物体3的图像信息，采集被扫描物体3的图像信息时，将被扫描物体3与CCD摄像机4相对放置，标定板2放置在被扫描物体3后面；计算机6内安装有三维模型生成单元、自动标注单元；三维模型生成单元由摄像机标定模块、激光线中心提取模块、点云匹配模块、网格模型生成模块、三维模型显示模块依次连接构成，三维模型生成单元用于获取三维数据；自动标注单元由三维模型特征抽取模块、三维模型下载模块、测度学习模块、多语义标注词生成模块、标注词自动检索模块依次连接构成，自动标注单元用于给出所扫描模型的汉字标注词集合并返回标注词相似的三维模型。本实用新型的工作过程第一步，对三维模型扫描。被扫描物体3背后放置两块相交的标定板2，标定板2上贴有标志点。将摄像头对准标定板2，调好焦距，然后拍摄一幅图片，摄摄像机标定模块通过与其相连的计算机6上的软件标定算法得到相机的内外参数，进而获得标定矩阵。将被扫描物体3放在两块板前面的空位置上，同时保证摄像头的位置不动，线激光发射器5进行扫描，摄像头对这一过程进行拍摄。与摄像头相连的上的软件系统同步处理摄像头采集的每一帧图像，激光线中心提取模块求得激光与被扫描物体相交的光条中心坐标，进而获得被扫描物体的三维坐标，即扫描物体的一个曲面点云。将被扫描物体旋转一个角度，重复上面的两步，可得到被扫描物体另外一个方向上的曲面点云。通过多次旋转一定的角度，多次重复上面两步的扫描过程，可获得被扫描物体不同方向上的曲面点云。点云匹配模块将这些曲面点云匹配成一个完整的三维模型点云。网格模型生成模块读取生成的完整点云数据，生成模型的网格化文件，即被扫描物体的MESH结构，兵马俑三维模型即生成，之后三维模型显示模块在计算机屏幕上显示扫描的三维模型。第二步，对上步生成的三维模型进行标注。三维模型特征抽取模块读取网格数据、提取三维模型底层特征(几何特征、统计特征)，并进行降维处理；三维模型下载模块是一个守护程序，任务是访问开放的网络3D模型库，将互联网三维模型文件的网络地址、语义标签和抽取的三维特征存储于计算机；测度学习模块采用测度学习方法学习三维模型特征空间的距离度量函数；多语义标注词生成模块利用学习到的距离度量函数求得三维模型相似度，生成三维模型的最终汉字标注结果。通过标注词自动检索模块获得具有相同语义标签的互联网三维模型的网络地址，系统通过网络地址自动下载三维模型到本地存储，用户可以通过三维模型显示模块查看扫描的三维模型和互联网上的语义近似的三维模型集合和标注词。本实用新型旨在针对现阶段三维模型生成和传播两个阶段的问题，设计实现一个一体化系统解决制约三维模型生成与管理的问题。本系统在保证一定合理的精度的情况下，利用简易的标定板2、CCD摄像机4、线激光发射器5和计算机6设计实现了一个低成本的三维模型自动生成装置；同时，基于该装置，本系统在生成三维模型数据的阶段即生成该三维模型的三维特征描述符，利用三维特征空间的模型相似度生成反映三维模型内容的文本标签集合，访问网络三维模型库，获得语义近似的三维模型。如用户采用本实用新型的简易三维模型扫描设备生成一个“兵马俑”三维模型后，系统将自动生成“兵马俑、秦俑、跪姿俑”等汉字标注词，并依据标注词检索互联网三维模型库，返回给用户和扫描模型具有相同标注词的具有不同姿态的秦俑三维模型，这既方便了客户快速、批量获取大量语义近似三 维模型，同时批量获得的三维模型具有形态多样性，也为用户提供了通过自动生成的标注词查询和管理三维模型的基础，替代了三维模型标注词的人工生成过程。
权利要求1.一种简易的三维模型自动生成与标注系统，其特征在干这种简易的三维模型自动生成与标注系统包括操作台(I)、标定板(2)、CXD摄像机(4)、线激光发射器(5)、计算机(6)，标定板(2)放置在操作台(I)上，CXD摄像机(4)和线激光发射器(5)放置在标定板(2)的正前方，(XD摄像机(4)连接计算机(6),计算机(6)与互联网连接。
专利摘要本实用新型涉及的是一种简易的三维模型自动生成与标注系统，这种简易的三维模型自动生成与标注系统包括操作台、标定板、CCD摄像机、线激光发射器、计算机，标定板放置在操作台上，CCD摄像机和线激光发射器放置在标定板的正前方，CCD摄像机连接计算机，计算机与互联网连接；计算机内安装有三维模型生成单元、自动标注单元；三维模型生成单元由摄像机标定模块、激光线中心提取模块、点云匹配模块、网格模型生成模块、三维模型显示模块依次连接构成；自动标注单元由三维模型特征抽取模块、三维模型下载模块、测度学习模块、多语义标注词生成模块、标注词自动检索模块依次连接构成。本实用新型模型扫描速度快，精度高，标注准确率高的特点，并且该系统可以完成多样性三维模型批量生成。
文档编号G06T19/00GK202443507SQ20112054654
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者冯亚丽, 刘贤梅, 卢爱平, 周凯, 王辉, 田枫 申请人:东北石油大学