[发明专利]基于表面搜索的可视外壳生成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像三维重建技术领域，特别涉及一种基于表面搜索的可视外壳生成方法及装置。

背景技术

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数字模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。

现有的三维重建方法均会逐一计算在模型外部和模型内部的每一个空间点的内外属性，导致很多计算量都花在没有模型存在的空间，导致计算效率低下，三维重建所需时间过长。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何大幅降低三维重建所需时间。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于表面搜索的可视外壳生成方法，所述方法包括以下步骤：

S1：获取N幅待重建的二值图像，建立包围盒，将所述包围盒根据所述分辨率生成均匀的空间点云，所述二值图像区分前景部分和背景部分；

S2：根据所述待重建的二值图像在位于所述包围盒内部的空间点中寻找出一个处于重建模型表面的种子点；

S3：以所述种子点为基准，找出处于所述重建模型表面所有的空间点；

S4：根据所述重建模型表面所有的空间点提取封闭网格，以实现模型表面网格生成。

其中，所述空间点云中的每个空间点均包括模型内外标识和模型表面标识，且所述模型内外标识和模型表面标识的初始状态均为未知，所述模型内外标识包括未知、内部和外部三种状态，所述模型表面标识包括未知、内表面和外表面三种状态；

步骤S1还包括：获取所述N幅待重建的二值图像分别对应的相机标定数据；

步骤S2包括：

S201：获取所述包围盒的中心空间点，以所述包围盒的中心空间点为中心、与所述包围盒的其它相邻空间点建立一个X×X×M个空间点组成的长方体，其中X为第一预设数量，M为所述包围盒高度方向的空间点数；

S202：从位于所述长方体的上表面或下表面的空间点开始遍历位于所述长方体中的空间点云，根据所述相机标定数据计算当前空间点在每幅二值图像上的投影，若当前空间点在每幅二值图像的投影均处于前景部分，则将所述当前空间点作为所述种子点，且将所述当前空间点的模型内外标识设置为内部，将所述当前空间点的模型表面标识设置为内表面，并执行步骤S3；否则将所述当前空间点的模型内外标识设置为外部，并处理下一个空间点。

其中，步骤S3包括：

S301：将所述种子点的索引压入队列；

S302：判断所述队列中是否为空，若是，则执行步骤S4，否则从所述队列中取出队头的索引，并遍历以所述队头的索引对应的空间点为中心，半径为r的邻域内的所有空间点；

S303：判断当前邻居点是否处于所述包围盒内部，若是，则执行步骤S304；

S304：判断所述当前邻居点的模型表面标识是否为未知，若是，则执行步骤S305；

S305：获取并设置所述当前邻居点的模型内外标识，将所述队头的索引对应的空间点处于模型内外的状态和所述当前邻居点的模型内外标识进行比较，若不相同，则执行步骤S306；

S306：将所述当前邻居点的索引压入所述队列，当所述队头的索引对应的空间点的模型表面标识为外表面时，将所述当前邻居点的模型表面标识设为内表面；当所述队头的索引对应的空间点的模型表面标识为内表面时，将所述当前邻居点的模型表面标识设为外表面，直至遍历完成，返回步骤S302。

其中，步骤S3和步骤S4之间还包括：

根据所述模型表面标识为内表面的空间点建立新的包围盒，将所述包围盒向外扩张第二预设数量的距离，并将新的包围盒根据所述分辨率生成均匀的空间点云；

重复执行步骤S2和步骤S3，以获得扩张后的包围盒中的重建模型表面所有空间点。

其中，步骤S4之前还包括：

从所述包围盒的第一表面的空间点开始向所述包围盒上与第一表面相对的表面的空间点，遍历所述包围盒内的空间点云，根据所述空间点云的模型表面标识对所述包围盒内空间点云的模型内外标识进行设置，对处于所述重建模型内部和外部的空间点进行赋值，并对所述重建模型表面所有的空间点取平滑均值。

本发明还公开了一种基于表面搜索的可视外壳生成装置，所述装置包括：

获取建立模块，用于获取N幅待重建的二值图像，建立包围盒，将所述包围盒根据所述分辨率生成均匀的空间点云，所述二值图像区分前景部分和背景部分；