专利名称：一种基于面元的复杂场景三维重建方法
技术领域：
本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及复杂场景的三维重建方法。
背景技术：
对物体或场景曲面重构的技术主要分为以下几种:传统几何造型方法、三维扫描设备获取法和基于立体视觉的三维重建法。传统几何造型方法需要测量出物体的尺寸大小，很难对不规则曲面物体进行建模，并且创作过程复杂，对建模人员有很高的专业知识要求，建模软件主要包括AutoCAD、3D-MaX、Maya、0penGL等。三维扫描设备大体分为接触式和非接触式两种，对物体进行重建方法简单，可以获得精确的三维模型。但是，这些设备价格非常昂贵。基于立体视觉的三维重建法利用双目摄像头或深度摄像头，通过三角测量原理获得物体或场景的三维坐标，能获得精度较高的重建效果，该方法经济方便，已经获得越来越广泛的应用。场景重建主要分为传统曲面建模方式和基于点模型的建模方式。基于曲面的建模方式主要包括以下三种:网格曲面采用点、直线和平面面片表示几何模型，可以表达任意拓扑和任意形状的三维物体。参数曲面重构也就是显式曲面重构，一直是描述几何模型的主要方法，参数曲面方法简单易用、易于确定曲线曲面上点的位置。隐式曲面方法是一种曲线拟合，易于表示拓扑结构复杂的几何模型，无需对离散点云进行参数化。基于曲面的建模方法不适合点云建模:1)多边形网格包含采样点之间的拓扑，存储这些信息需要大量的资源。
2)基于点模型的几何表达方式，无需维护全局一致的拓扑关系。基于面元的点模型绘·制方法是将点局部看作一个有方向的薄圆片，所有圆片相互覆盖而构成一个紧密的表面。与传统的曲面建模方式相比，基于面元的建模方法的优势如下:能更加细腻呈现三维细节，能对复杂曲面和三维场景进行绘制，存储简单，没有复杂的全局拓扑信息，不需维护几何表面的拓扑一致性。现有的基于面元的场景建模方式存在的缺陷是:实时性较差、不能有效地提取复杂场景的三维维点云数据。
发明内容
为了克服现有的于面元的场景建模方式的实时性较差、不能有效地提取复杂场景的三维维点云数据的不足，本发明提出了一种基于面元的场景建模方法，该方法利用深度摄像头可以快速的获得场景的三维信息，具有场景重建效果好、实时性强等优点，并能有效提取复杂场景的三维维点云数据。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于面元的复杂场景三维重建方法，该方法采用深度摄像头采集数据，所述复杂场景三维重建方法包括以下步骤:I)、通过立体标定方法，求出深度摄像头和彩色摄像头的内外参数和畸变系数；2)、通过深度摄像头计算复杂场景的三维信息，根据三角测量原理，有如下公式:
权利要求
1.一种基于面元的复杂场景三维重建方法，该方法采用深度摄像头采集数据，所述复杂场景三维重建方法包括以下步骤: 1)、通过立体标定方法，求出深度摄像头和彩色摄像头的内外参数和畸变系数； 2)、通过深度摄像头计算复杂场景的三维信息，根据三角测量原理，有如下公式:
全文摘要
一种基于面元的复杂场景三维重建方法，其特征是重建方法为1)通过立体标定方法，求出深度摄像头和彩色摄像头的内外参数和畸变系数；2)深度摄像头根据三角测量原理计算复杂场景的三维信息；3)将点模型定义为面元，每一个值为点模型的一个属性，这个模型包括了法向量和半径等属性；4)对每个面元做和另一个面元表面的“内部、外部、相交”关系测试；5)对每个面元，做和另一个面元表面的“内部、外部、相交”关系测试；6)根据步骤5)的布尔运算结果，进行复杂场景的三维绘制。本发明实时性强、能有效提取复杂场景的三维维点云数据。
文档编号G06T17/00GK103236078SQ20131013013
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者赵燕伟, 胡峰俊 申请人:浙江工业大学