一种三维物体重建的方法、装置和终端的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图形图像处理技术，特别涉及一种三维物体重建的方法、装置和终端。
【背景技术】
[0002] 三维模型是物体的三维多边形表示，通常用电脑或者其它影片设备进行显示。显 示的物体可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以如原子般大小，也可以拥有 很大的尺寸。任何自然界存在的东西都可以用三维模型表示。
[0003] 三维模型经常用专门的三维建模工具软件生成，但是也可以用其它方法生成。作 为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。尽管三 维模型通常按照虚拟的方式存在于计算机或者计算机文件中，但是对于普通的用户而言， 在纸或屏幕上通过随手勾画二维线画图来表示三维物体是更为贴近普通人表述三维物体 的习惯、更为方便的三维物体、三维模型的表示方式。
[0004] 三维模型有着极其广泛的应用。实际上，真实三维模型的应用要早于个人电脑的 应用，个人电脑的普及使得通过电脑重现、控制的三维模型的应用普及到了各行各业、千家 万户中。
[0005] 现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确 模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计 算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来 展示提议的建筑物或者风景；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构等领域；在最 近几十年，地球科学领域也开始构建三维地质模型；在不久的将来三维地图也将取代现在 流行的平面地图成为普通人出行必备的向导工具。
[0006] 传统的计算机辅助设计（CAD)系统能够用来创建三维物体。利用CAD软件的三维 物体建模的方式虽然可以精确绘制三维物体，但是由于它的专业性与繁琐性，需要人工全 程参与，工作量非常大，耗时非常多。与之相比，二维线画图简单易画，很久以来一直是人们 最习惯的表达三维物体的方式。但是现有的线画图重建三维物体的方法无法解决复杂三维 物体重建过程中频繁出现的局部最优的问题，因此这些算法无法应用到重建复杂的三维物 体商业应用中。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种三维物体重建的方法，从 而实现了对由平面组成的物体的线画图进行合理的分割和重建，且二维线画图的输入方式 较为简便的效果。
[0008] 本发明第一方面的实施例公开了一种三维物体重建的方法，所述方法包括：
[0009] 获取三维物体的二维线画图信息，所述二维线画图信息包括二维线画图；
[0010] 根据所述二维线画图信息，按照自由度分割所述二维线画图，得到至少一个线画 图子图，其中，所述自由度为确定一个由平面组成的三维物体的空间位置所需要知道的最 少的顶点的个数；
[0011] 根据所述线画图子图重建三维子物体；
[0012] 组合全部的所述三维子物体得到三维物体。
[0013] 根据本发明实施例的三维物体重建的方法，可以对由平面组成的物体的线画图进 行合理的分割和重建，且二维线画图的输入方式较为简便。
[0014] 在本发明第一方面的第一实施例中，每一个线画图子图对应一个三维子物体；在 全部所述线画图子图中，所述线画图子图所表示的所述三维子物体的最小的自由度为4。
[0015] 结合本发明第一方面实施例或第一方面的第一实施例的本发明第一方面的第二 实施例中，所述根据所述二维线画图信息，按照自由度分割所述二维线画图得到至少一个 线画图子图包括：
[0016] 根据所述二维线画图信息得到二维线画图的顶点坐标、顶点之间的线段信息，根 据所述二维线画图的顶点坐标和所述顶点之间的线段信息得到二维线画图的面信息；
[0017] 根据所述二维线画图的面信息，按照所述自由度分割所述二维线画图，得到至少 一个所述线画图子图。
[0018] 结合本发明第一方面第二实施例的本发明第一方面的第三实施例中，所述二维线 画图的面信息包括二维线画图的面；
[0019] 所述根据所述二维线画图的面信息，按照所述自由度分割所述二维线画图，得到 至少一个所述线画图子图，具体包括：
[0020] 在所述全部的二维线画图的面中选择任意一对还没有选择过的相邻的面，作为第 一线画图面和第二线画图面；
[0021] 设置第一集合为空集，将所述第一线画图面和所述第二线画图面标定为确定面并 加入到所述第一集合中；
[0022] 在全部的所述二维线画图的面中将除所述第一线画图面和所述第二线画图面的 其它线画图面标定为不确定面；
[0023] 在所述不确定面中选择第三线画图面，将所述第三线画图面标定为确定面并加入 到所述第一集合中，重复本步骤直到遍历完全部的所述不确定面，其中，所述第三线画图面 至少有三个不共线的顶点，且所述不共线的顶点是所述第一集合中的线画图面的顶点；
[0024] 根据所述第一集合中的确定面得到一个对应的线画图子图；
[0025] 重复以上步骤，直到所述全部的二维线画图的面中的所有相邻面对都被选择过一 次。
[0026] 结合本发明第一方面第三实施例的本发明第一方面的第四实施例中，如果所述第 一集合中的确定面的数目不小于三，则所述方法还包括：
[0027] 将所述第一集合所表示的线画图子图加入到第二集合中；
[0028] 根据所述第二集合中所有的线画图子图得到共存关系图，其中，所述共存关系图 的一个顶点表示一个所述线画图子图，所述线画图子图所具有的面的个数做为所述顶点的 权值，如果两个所述线画图子图之间存在共存关系，则对应两个所述线画图子图的顶点之 间有连线连接；所述共存关系图表示所述线画图子图所表示的物体之间的共存关系，所述 共存关系是指所述两个线画图子图所表示的物体之间没有共享任何一个平面或者所述两 个线画图子图所表示的物体之间的公共面只存在于同一个平面上；
[0029] 在所述共存关系图中找到最大权值团，确定所述最大权值团的顶点对应的线画图 子图，其中，团是一个拥有顶点和边的图，所述团中的任意两个顶点之间都有一条边连接， 所述最大权值团是在所述共存关系图的所有团中权值之和最大的团。
[0030] 结合上述任意之一实施例的本发明第一方面的第五实施例中，所述所述根据所述 线画图子图重建三维子物体包括：
[0031] 根据最小化目标函数得到所述线画图子图的顶点的深度值；获取所述线画图子图 的顶点坐标；获取三维子物体的面；
[0032] 根据所述线画图子图的顶点的深度值、所述线画图子图的顶点坐标和所述三维子 物体的面得到所述三维子物体。
[0033] 结合上述任意之一实施例的本发明第一方面的第六实施例中，所述组合全部的所 述三维子物体得到所述三维物体，包括：通过部位结合的方式组合全部的所述三维子物体， 得到所述三维物体，所述部位结合的方式包括下列至少之一的方式：点点结合、点线结合、 点面结合、线线结合、线面结合、面面结合和点线面结合。
[0034] 结合本发明第一方面第六实施例的本发明第一方面的第七实施例中，所述通过部 位结合的方式组合全部的所述三维子物体，得到所述三维物体，具体包括：根据所述二维线 画图信息得到所述三维子物体的结合部位信息；
[0035] 根据所述三维子物体的结合部位信息调整所述三维子物体的大小，得到调整后的 三维子物体；
[0036] 组合所述调整后的三维子物体得到初始三维物体；
[0037] 根据最小化目标函数调整所述初始三维物体，得到所述三维物体。
[0038] 结合上述任意之一实施例的本发明第一方面的第八实施例中，通过下列之一的方 式获取所述三维物体的二维线画图信息：通过摄像设备拍摄的方式、通过触摸设备输入的 方式、通过鼠标输入的方式和通过从预先存储的照片中提取线画图的方式。
[0039] 本发明第二方面的实施例公开了一种三维物体重建的方法，所述方法包括：
[0040] 获取三维物体的二维线画图，以及所述二维线画图中的顶点坐标、顶点之间的线 段息；
[0041] 根据所述二维线画图的顶点坐标和所述顶点之间的线段信息分割所述二维线画 图，得到至少一个的线画图子图；
[0042] 根据每一个所述线画图子图重建一个对应的三维子物体；
[0043] 组合全部的所述三维子物体得到三维物体。
[0044] 根据本发明实施例的三维物体重建的方法，可以对由平面组成的物体的线画图进 行合理的分割和重建，且二维线画图的输入方式较为简便。
[0045] 在本发明第二方面的第一实施例中，所述根据所述二维线画图的顶点坐标和所述 顶点之间的线段信息分割所述二维线画图，得到至少一个的线画图子图，具体包括：
[0046] 根据所述二维线画图的顶点和所述顶点之间的线段信息获得二维线画图的面信 息；
[0047] 根据所述二维线画图的面信息分割所述二维线画图，得到至少一个的所述线画图 子图。
[0048] 结合本发明第二方面的第一实施例的本发明第二方面的第二实施例中，所述根据 所述二维线画图的面信息分割所述二维线画图，得到至少一个的所述线画图子图包括：
[0049] 在所述全部的二维线画图的面中选择任意一对还没有选择过的相邻的面，作为第 一线画图面和第二线画图面；
[0050] 设置第一集合为空集，将所述第一线画图面和所述第二线画图面标定为确定面并 加入到所述第一集合中；
[0051] 在全部的所述二维线画图的面中将除所述第一线画图面和所述第二线画图面的 其它线画图面标定为不确定面；
[0052] 在所述不确定面中选择第三线画图面，将所述第三线画图面标定为确定面并加入 到所述第一集合中，重复本步骤直到遍历完全部的所述不确定面，其中，所述第三线画图面 至少有三个不共线的顶点，且所述不共线的顶点是所述第一集合中的线画图面的顶点；
[0053] 根据所述第一集合中的确定面得到一个对应的线画图子图；
[0054] 重复以上步骤，直到所述全部的二维线画图的面中的所有相邻面对都被选择过一 次。
[0055] 结合本发明第二方面第二实施例的本发明第二方面的第三实施例中，如果所述第 一集合中的确定面的数目不小于三，则在根据所述第一集合中的确定面得到一个对应的 线画图子图之后，所述方法还包括：将所述第一集合所表示的线画图子图加入到第二集合 中；
[0056] 根据所述第二集合中所有的线画图子图得到共存关系图，其中，所述共存关系图 的一个顶点表示一个所述线画图子图，所述线画图子图所具有的面的个数做为所述顶点的 权值，如果两个所述线画图子图之间存在共存关系，则对应两个所述线画图子图的顶点之 间有连线连接；
[0057] 所述共存关系图表示所述线画图子图所表示的物体之间的共存关系，所述共存关 系是指所述两个线画图子图所表示的物体之间没有共享任何一个平面或者所述两个线画 图子图所表示的物体之间的公共面只存在于同一个平面上；
[0058] 在所述共存关系图中找到最大权值团,确定所述最大权值团的顶点对应的线画图 子图，其中，团是一个拥有顶点和边的图，所述团中的任意两个顶点之间都有一条边连接， 所述最大权值团是在所述共存关系图的所有团中权值之和最大的团。
[0059] 结合上述本发明第二方面任意之一实施例的本发明第二方面的第四实施例中，所 述根据一个所述线画图子图重建一个对应的三维子物体，包括：
[0060] 根据最小化目标函数得到所述线画图子图的顶点的深度值；
[0061] 获取所述线画图子图的顶点坐标；<