一种虚拟场景建模方法及系统与流程

本发明涉及计算机仿真技术领域，更具体地说，涉及一种虚拟场景建模方法，还涉及一种虚拟场景建模系统。

背景技术：

基于图像的建模和绘制技术是指利用图像拼接、计算机视觉等技术在虚拟现实场景中营造出物体的几何模型，具有高度仿真、空间沉浸、速度快、工作量小等优点，适用于复杂场景的建模。

为了提高三维模型的准确性和处理速度，图像的遮挡、匹配、拼接、建模等算法一直是基于图像的虚拟场景建模技术研究内容。然而，基于图像的建模和绘制技术中的传统图像拼接算法在完成复杂场景时拼接时，由于预处理不完善、图像拼接缝处理不当等问题导致图像信息部分丢失、图像明暗不均等现象。

因此，如何提高图像拼接后的图像清晰度是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种虚拟场景建模方法，能够提高图像拼接后的图像清晰度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种虚拟场景建模方法，包括：

计算选取的至少两个待拼接图像的灰度值；

根据所述待拼接图像的灰度值分别提取所述待拼接图像中灰度值相同的区域作为拼接区域；

根据所述拼接区域对所述待拼接图像进行拼接；

采用范数表示拼接后图像的梯度场能量函数，得到虚拟场景图像模型。

优选的，在上述虚拟场景建模方法中，所述采用范数表示拼接后图像的图像梯度场能量函数之后，还包括：

计算所述图像梯度场能量函数的最小值。

优选的，在上述虚拟场景建模方法中，所述计算所述待拼接图像的灰度值具体为：

通过幂次变换法和直方图均衡算法计算所述待拼接图像的灰度值：

s＝cT(r)^η

其中，s为所述待拼接图像的灰度值，c为所述待拼接图像的最大灰度级，T(r)为直方图均衡化变换函数，η为图像灰度级间的动态范围。

优选的，在上述虚拟场景建模方法中，所述将所述目标图像与所述待拼接图像进行拼接，具体包括：

计算所述拼接区域的灰度平均值，以所述灰度平均值为基准对所述待拼接图像进行拼接。

优选的，在上述虚拟场景建模方法中，所述计算所述拼接区域的灰度平均值，以所述灰度平均值为基准对所述至少两个目标图像进行拼接具体为:

其中，f为拼接后图像的灰度值，f₁和f₂均为所述待拼接图像的灰度值，(x,y)为所述待拼接图像的像点坐标。

优选的，在上述虚拟场景建模方法中，所述采用范数表示拼接后图像的图像梯度场能量函数具体为：

其中，E(I)为拼接后图像梯度场差异值，为所述拼接区域，为梯度算子，V为p点处梯度场,x为所述待拼接图像的像点横坐标，y为所述待拼接图像的像点纵坐标。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种虚拟场景建模方法，包括：计算选取的至少两个待拼接图像的灰度值；根据所述待拼接图像的灰度值分别提取所述待拼接图像中灰度值相同的区域作为拼接区域；根据所述拼接区域对所述待拼接图像进行拼接；采用范数表示拼接后图像的图像梯度场能量函数，得到虚拟场景图像模型。针对现有技术中拼接算法的缺点，对其进行改进，采用范数来表示表示拼接后图像的图像梯度场能量函数，进而得到待拼接图像之间的梯度场差异，改进算法处理后的图像画面清晰，形成真实、清晰的虚拟现实场景模型。

本发明还提供的一种虚拟场景建模系统，具有上述效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种虚拟场景建模方法示意图；

图2为本发明实施例提供的一种虚拟场景建模系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种虚拟场景建模方法示意图。

在一种具体实施方式中，提供一种虚拟场景建模方法，包括：

步骤S1：计算选取的至少两个待拼接图像的灰度值。

其中，用户选择待拼接图像，结合幂次变换法和直方图均衡算法计算待拼接图像中每个像素坐标点的灰度值，并通过参数调节改善图像质量，再将待拼接图像进行区域分割，根据每个像素坐标点的灰度值计算每个区域中的区域灰度值。

步骤S2：根据所述待拼接图像的灰度值分别提取所述待拼接图像中灰度值相同的区域作为拼接区域。

其中，针对待拼接图像中重叠区域的相似性，采用基于图像灰度信息的模块匹配法，筛选具有相同区域灰度值的带拼接图像，并将灰度值相同的区域作为拼接区域。

步骤S3：根据所述拼接区域对所述待拼接图像进行拼接。

其中，配准后图像拼接区域像素点的灰度值采用平均值，未拼接部分采用原图像灰度值，避免因拼接处理而损失原始图像的信息。

步骤S4：采用范数表示拼接后的图像梯度场能量函数，得到虚拟场景图像模型。

其中，针对图像拼接区域存在较为明显的拼接痕迹，采用范数来表示原始图像和拼接后图像灰度值的梯度场差异函数，求解最小值，并以最小值为初值通过迭代插值以实现拼接缝的消除。

针对现有技术中拼接算法的缺点，对其进行改进，采用范数来表示表示拼接后图像的图像梯度场能量函数，进而得到待拼接图像之间的梯度场差异，改进算法处理后的图像画面清晰，形成真实、清晰的虚拟现实场景模型。

在上述虚拟场景建模方法的基础上，所述采用范数表示拼接后图像的图像梯度场能量函数之后，还包括：

计算所述图像梯度场能量函数的最小值。

其中，采用图像梯度场能量函数消除拼接缝，根据最小值重新插值消除图像的拼接痕迹，形成真实、清晰的虚拟现实场景。

在上述虚拟场景建模方法的基础上，所述计算所述待拼接图像的灰度值具体为：

通过幂次变换法和直方图均衡算法计算所述待拼接图像的灰度值：

s＝cT(r)^η

其中，s为所述待拼接图像的灰度值，c为所述待拼接图像的最大灰度级，T(r)为直方图均衡化变换函数，η为图像灰度级间的动态范围。

其中，结合幂次变换和直方图均衡算法进行图像预处理，拉大待拼接图像灰度级间的动态范围，自动增强待拼接图像的对比度。

在上述虚拟场景建模方法的基础上，所述将所述目标图像与所述待拼接图像进行拼接，具体包括：

计算所述拼接区域的灰度平均值，以所述灰度平均值为基准对所述待拼接图像进行拼接。

在上述虚拟场景建模方法的基础上，所述计算所述拼接区域的灰度平均值，以所述灰度平均值为基准对所述至少两个目标图像进行拼接具体为:

其中，f为拼接后图像的灰度值，f₁和f₂均为所述待拼接图像的灰度值，(x,y)为所述待拼接图像的像点坐标。

在上述虚拟场景建模方法的基础上，所述采用范数表示拼接后图像的图像梯度场能量函数具体为：

其中，E(I)为拼接后图像梯度场差异值，为所述拼接区域，为梯度算子，V为引入的原图像梯度场,x为所述待拼接图像的像点横坐标，y为所述待拼接图像的像点纵坐标。

下面对本发明实施例提供的虚拟场景建模系统进行介绍，下文描述的虚拟场景建模系统与方法可相互对应参照。

请参考图2，图2为本发明实施例提供的虚拟场景建模系统结构框图，包括：

灰度值计算模块100，用于计算选取的至少两个待拼接图像的灰度值；

配准模块200，用于根据所述待拼接图像的灰度值分别提取所述待拼接图像中灰度值相同的区域作为拼接区域；

拼接模块300，用于根据所述拼接区域对所述待拼接图像进行拼接；

模型建立模块400，用于采用范数表示拼接后图像的图像梯度场能量函数，得到虚拟场景图像模型。

本发明还提供的一种虚拟场景建模系统，具有上述效果，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。