专利名称：基于深度融合和曲面演变的多视点三维重建方法
技术领域：
本发明涉及三维深度信息获取系统，特别涉及ー种基于深度融合和曲面演变的多视点三维重建方法。
背景技术：
随着信息技术与计算机技术的发展，三維信息获取技术已成为生物医学、虚拟现实、影视娱乐等领域的关键技术，在机械加工、影视制作、文物保护、服装设计、建筑设计、 城市规划、军事侦察等领域有广阔的应用前景。在上述领域中，人们对三维获取技术的要求也越来越高。而目前主要采用的有多目立体视觉技术、结构光技术、DFM(depth from motion)、SFM(structure from motion)和 T0F(Time of Flight)等三维获取技术，这些技术各有优缺点，但还没有ー种技术能很好地满足实时性、高精度、高分辨率和低成本的要求。TOF技术是近几年迅速发展起来的三维获取技术，其优点是精度高、实时和廉价；缺点是空间分辨率较低，对噪声敏感，在目标边缘附近的深度数据有较大的不确定性等。多目立体视觉是一种已被深入研究且应用广泛的三维获取技术，其主要缺点是立体匹配计算量大、在纹理少的区域容易产生误匹配，对于阵列摄像机系统，实现代价较高。已有的融合TOF的深度信息和可见光摄像机的顔色信息获取三維信息的方法主要有两类。第一类是用立体匹配的方法求取的深度和TOF获得的深度进行融合，然而立体匹配在纹理稀少的区域很难获得致密的深度；第二类是以TOF的深度数据为初始值，以可见光摄像机获得的顔色信息为參考，定义基于马尔可夫随机场或双边滤波的能量函数，通过能量函数最小化修正深度值。这ー类方法通常基于深度边缘和顔色边缘一致的假设，难以处理前景和背景颜色相近的复杂场景。此外能量函数通常不是凸的，这使得在初始值偏离真实值较远的情况下容易收敛到局部最优解，完整求解能量函数的复杂度较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于深度融合和曲面演变的多视
点三维重建方法。基于深度融合和曲面演变的多视点三维重建方法的步骤如下I)在由ー个深度摄像机和若干个可见光摄像机组成的摄像机阵列中，首先利用深度摄像机和可见光摄像机的标定參数，将深度摄像机得到的深度图像投影到摄像机阵列的某一个视点下，得到该视点下的初始深度图像，以该视点为參考系，根据该视点下的初始深度图像得到初始的深度曲面，对任意一空间点X，用ニ元特征函数U (x)标记点X是否在深度曲面上，令U(X) = I表示X在曲面外，U(X) =0表示X在曲面上；2)利用标定參数获得各可见光摄像机间的颜色一致性代价，定义空间点X在摄像机i和j上成像的一致性代价Cost(X)ij
权利要求
1.一种基于深度融合和曲面演变的多视点三维重建方法，其特征在于它的步骤如下.1)在由ー个深度摄像机和若干个可见光摄像机组成的摄像机阵列中，首先利用深度摄像机和可见光摄像机的标定參数，将深度摄像机得到的深度图像投影到摄像机阵列的某一个视点下，得到该视点下的初始深度图像，以该视点为參考系，根据该视点下的初始深度图像得到初始的深度曲面，对任意一空间点X，用ニ元特征函数U (x)标记点X是否在深度曲面上,令U(X) = I表示X在曲面外，U(X) =0表示X在曲面上；.2)利用标定參数获得各可见光摄像机间的颜色一致性代价，定义空间点X在摄像机i 和j上成像的一致性代价
全文摘要
本发明公开了一种基于深度融合和曲面演变的多视点三维重建方法。方法步骤为首先，对由深度摄像机和可见光摄像机组成的摄像机阵列进行标定并利用标定参数将深度摄像机获得的深度图投影到阵列中的一个视点，得到该视点的初始深度图，依据初始深度图得到初始深度曲面；其次，定义基于曲面演变的能量函数，能量函数的定义包括多摄像机的颜色一致性代价，初始深度曲面的不确定度和曲面平滑项；最后，通过凸化和最小化能量函数驱动深度曲面演变得到最终深度曲面，即三维场景信息。本发明同时融合了初始深度信息和多摄像机的颜色一致性代价，是一种能有效获得场景空间信息的三维重建方法，可满足三维电视、虚拟现实等多方面应用需求。
文档编号G06T17/00GK102609977SQ20121000917
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者于慧敏, 杨刚 申请人:浙江大学