T匹配W获取精准的同名点对。
[0070] 如图4所示，图4a是与右片相关性最大的已映射过的k-1张中的一张纹理影像 (左片）。图4b是相机实时获取的第k张纹理影像（右片）。
[0071] 图4a和图4b中的标记点即为SIFT匹配提取出的同名点对。
[0072] 此外，步骤7提取出同名点后，还可W根据基本矩阵模型的RANSAC算法将同名点 对中的异常同名点剔除。
[0073] 在本步骤中，对于获取的同名点对，由于错误匹配在所难免（如图5左右影像绿色 框中的同名点对），本发明利用基于基本矩阵模型的RANSAC算法来剔除匹配结果中的异常 同名点。该算法的基本思想是：
[0074] 首先，随机挑选出满足一定数量要求（至少需要7组同名点对）的样本点对，根据 所挑选的样本点对计算出基本矩阵F。然后，利用同名点对满足却Fxk=〇 (xyxc分别为 同名点对在左片和右片上的齐次坐标）的关系，剔除异常同名点。最后，重复选取样本点对 直到满足预先设定的条件，保留正确的同名点对。
[0075] 图5a是本发明合法影像对中的左片剔除异常同名点后的效果图。
[0076] 图化是本发明合法影像对中的右片剔除异常同名点后的效果图。
[0077] 步骤S8,根据同名点对和合法影像对左片解算右片的纹理映射模型，并根据所述 纹理映射模型将所述右片映射到所述S维模型上。
[007引具体的，通过上面的影像匹配，获得了一定数量的同名点对，为了后面计算纹理映 射模型参数的需要，应计算出该2D同名点对在=维模型上的3D坐标来组成2D-3D控制点 对。详细步骤如下：
[0079] ①遍历选取合法影像对左片上的同名点Pi(Ui，Vi)(i = l、2...n)，其在右片上对 应的同名点为 p>j，vj) (j = 1、2. . . n)。
[0080] ②由于合法影像对左片已进行过纹理映射，则合法影像对左片在s维对象模型 (一般是用=角形或四边形表示，假设=维对象模型是角形表示的）上所对应的每个 S角形顶点的UV值维空间点与二维影像点之间的对应关系）是已知的。因此，通过遍 历每个UV S角形（空间S角形顶点的UV值所组成的），从而确定点Pi (Ui，Vi)在哪个UV S 角形中。
[0081] ⑨利用点Pi(Ui，Vi)在UVS角形中的位置及该S角形顶点的S维空间坐标，可W 计算出点Pi的S维空间坐标（X 1，Yi，Zi)，则右片上同名点Pj.的控制点对坐标为（U j.，Vj.，Xi， 五i)。
[0082] 如图6所示，图6a中的标记点是右片上计算出的S维空间点。
[0083] 图化中的标记点是右片上的二维同名点。
[0084] 通过上述控制点对解算纹理映射模型参数，详细步骤如下：
[0085] 本发明中，采用直接线性变换值irect Linear Transformation,简称DLT)模型来 进行纹理映射，因为DLT是不需要方位元素的初始值，特别适用于处理非量测相机所拍摄 的影像，而且2D-3D点坐标之间为线性关系，方便参数的解算。因此，利用上面所获取右片 的控制点对来解算纹理映射模型参数。具体求解过程如下：
[0086] ①S维对象模型上某个控制点的坐标（X，Y，幻在二维影像上对应点坐标为（X， y)，用直接线性变换表达两者之间关系为：
[0087]
【主权项】
1. 一种纹理实时采集在线映射的方法，其特征在于，包括： 步骤S1，生成待映射对象的三维模型； 步骤S2,通过无线连接设备实时获取所述待映射对象的第一张纹理影像； 步骤S3,在所述三维模型和所述第一张纹理影像上，人工选取若干数量的控制点对； 步骤S4,根据所述控制点对解算直接线性变换模型得到纹理映射模型； 步骤S5,根据所述纹理映射模型将所述第一张纹理影像映射到所述三维模型上； 步骤S6,通过无线连接设备实时获取所述待映射对象的第k(k多2)张纹理影像，将其 作为右片； 从已经映射过的k-1张纹理影像中选取一张与所述第k张纹理影像相关性最大的纹理 影像，将其作为合法影像对左片，将合法影像对左片和右片组成合法影像对； 步骤S7,将所述合法影像对进行SIFT匹配，从所述合法影像对中提取同名点对； 步骤S8,根据同名点对和合法影像对左片解算右片的纹理映射模型，并根据所述纹理 映射模型将所述右片映射到所述三维模型上； 步骤S9,判断所有纹理影像是否全部完成纹理映射，若否，k=k+1重复执行步骤S6至 步骤S8 ;否则，结束处理。
2. 根据权利要求1所述的纹理实时采集在线映射的方法，其特征在于，所述步骤S1是 通过激光扫描或计算机视觉技术生成待映射对象的三维模型。
3. 根据权利要求1所述的纹理实时采集在线映射的方法，其特征在于，所述步骤S6包 括： 步骤S61，获取所述待映射对象的第k多2张纹理影像，将其作为候选影像对右片； 从已经映射过的k-1张纹理影像中遍历选取一张纹理影像，将其作为候选影像对左 片，将候选影像对左片和右片组成候选影像对； 步骤S62,将所述候选影像对进行SIFT匹配，从所述候选影像对中提取n对同名点对； 步骤S63,根据如下公式，计算n对同名点的惯性矩（IX，IY)和惯性积（IJ:
其中，= 1,2. .n)表示二维点坐标，表示x轴的惯性矩，表示y轴的惯性矩，表 示x轴、y轴惯性积； 步骤S64,根据如下公式，计算n对同名点的主惯性轴a(l和主惯性矩（/4,/y。）：
其中，^^表示主惯性轴，表示主惯性矩； 步骤S65,根据如下公式，计算n对同名点到主惯性轴a^距离的标准差作为n对同名 点的离散度ds:
其中，屯表示第i个同名点到的距离，孑表示n个距离的平均值，ds表示离散度； 步骤S66,比较计算出的k-1个离散度ds，选取离散度最大的纹理影像作为合法影像对 左片，将所述合法影像对左片与右片组成合法影像对。
4. 根据权利要求1所述的纹理实时采集在线映射的方法，其特征在于，在所述步骤S7 之后，根据RANSAC算法将同名点对中的异常同X名点剔除； 所述步骤S3中人工选取控制对遵循如下原则：所述控制点对的在第一张纹理影像上 的控制分布均匀，构象范围广泛。
5. 根据权利要求2所述的纹理实时采集在线映射的方法，其特征在于，在所述步骤S61 之前，将待映射对象的纹理影像重采样成低分辨率影像。
6. -种纹理实时采集在线映射的系统，其特征在于，所述系统包括： 三维模型生成模块（1)，用于生成待映射对象的三维模型； 纹理影像获取模块（2)，用于通过无线连接设备实时获取所述待映射对象的纹理影 像； 纹理映射模型解算模块（3)，用于根据控制点对解算直接线性变换得到纹理映射模 型； 纹理影像映射模块（4)，用于根据纹理映射模型将纹理影像映射到三维模型上； 合法影像对组成模块（5)，用于从已经映射过的k-1张纹理影像中选取一张与所述第k张纹理影像相关性最大的纹理影像，将其作为合法影像对左片，将合法影像对左片和右片 组成合法影像对； 同名点对提取模块（6)，用于对所述合法影像对进行SIFT匹配，从中提取同名点对； 控制点对计算模块（7)，用于根据同名点对计算出右片上的同名点对在三维模型上的 坐标，将右片上的同名点和计算出的三维模型上的点组成控制点对。
7. 根据权利要求6所述的纹理实时采集在线映射的系统，其特征在于，三维模型生成 模块（1)是通过激光扫描或计算机视觉技术生成待映射对象的三维模型。
8. 根据权利要求6所述的纹理实时采集在线映射的系统，其特征在于，所述合法影像 对组成模块（5)包括： 候选影像对组成单元（51)，用于获取所述待映射对象的第k多2张纹理影像，将其作为 右片；并用于从已经映射过的k-1张纹理影像中遍历选取一张纹理影像，将其作为候选影 像对左片，将候选影像对左片和候选影像对右片组成候选影像对； 同名点对提取单元（52)，用于将所述候选影像对进行SIFT匹配，从所述候选影像对中 提取n对同名点对； 惯性矩和惯性矩计算单元（53)，用于根据如下公式，计算n对同名点的惯性矩（IX，IY) 和惯性积（IXY):
其中，= 1,2. .n)表示二维点坐标，表示x轴的惯性矩，表示y轴的惯性矩，表 示x轴、y轴惯性积； 主惯性轴和主惯性矩计算单元（54)，用于根据如下I公式，计算n对同名点的主惯性轴 和主惯性矩&,/y。）：
其中，^^表示主惯性轴，（/&,/y())表示主惯性矩； 离散度计算单元（55)，用于根据如下公式，计算n对同名点到主惯性轴a^距离的标准 差作为n对同名点的离散度ds:
其中，屯表示第i个同名点到的距离，I表示n个距离的平均值，ds表示离散度； 合法影像对组成单元（56)，用于比较计算出的k-1个离散度ds，选取离散度最大的纹 理影像作为合法影像对左片，将所述合法影像对左片与右片组成合法影像对。
9. 根据权利要求6所述的纹理实时采集在线映射的系统，Y其X特征在于，所述系统还 包括同名点对异常同名点剔除模块，用于根据RANSAC算法将同名点对中的异常同名点剔 除。
10. 根据权利要求8所述的纹理实时采集在线映射的系统，其特征在于，所述合法影像 对组成模块（5)还包括纹理影像重采样单元，用于将待映射对象的纹理影像重采样成低分 辨率影像。
【专利摘要】本发明提供了一种纹理实时采集在线映射的方法和系统，所述方法包括：在三维模型和第一张纹理映像上，人工选取若干数量的控制点对；根据控制点对解算纹理映射模型，将第一张纹理影像映射到三维模型上；获取第k≥2张纹理影像，将其作为右片；从已经映射过的k-1张纹理影像中选取一张与所述第k张纹理影像相关性最大的纹理影像，将其作为合法影像对左片；从合法影像对中提取同名点对，解算右片的纹理映射模型；根据计算出的纹理映射模型将右片映射到所述三维模型上。根据本发明，能够实现实时在线进行纹理映射，避免了纹理影像漏采集，同时减少了纹理影像之间出现色差的问题，又能够提高纹理映射效率。
【IPC分类】G06T15-04
【公开号】CN104616343
【申请号】CN201510027422
【发明人】黄先锋, 张帆, 刘湘泉, 杨冲
【申请人】武汉大势智慧科技有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月20日