[发明专利]一种鲁棒的三维模型高质量纹理映射方法

权利要求书

1.一种鲁棒的三维模型高质量纹理映射方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将网格模型按照像素粒度离散化为点云；

2)建立并交替优化颜色一致性能量方程，实现输入数据矫正，输出优化后的摄像机参数以及彩色图像；

所述的步骤2)具体为：

输入数据矫正是指修正摄像机的外参以及对彩色图像进行网格形变，使得模型颜色更加一致，通过优化以下颜色一致性能量实现：

E(C,T,F)＝E_c(C,T,F)+λE_r(F) (1)

其中输入图像序列为{I_i}，对应的在第i帧能够看到的三维顶点集合为P_i，C表示每个顶点颜色的集合，C(p)代表三维点p的灰度颜色，T＝{T_i}为每一帧摄像机外参的集合，F＝{F_i}，F_i代表第i帧的网格形变函数，通过网格状控制点V_i＝{v_i,l}来决定F_i：

其中θ_l(u)为双线性插值的系数，f_i,l代表二维像素空间上的偏移量，g(p,T_i)代表刚体变换，为p的齐次坐标表达，T_i为4×4的矩阵，迭代优化的过程中，对其进行线性近似，

u(g_x,g_y,g_z,g_w)代表投影变换，其中f_x，f_y分别为相机x，y方向的焦距，c_x,c_y是相机主焦点在图像空间的偏移量，其中Γ_i(u_x,u_y)表示二维点在图像上的颜色，λ代表正则系数，w_i(p)∈[0,1]表示在第i帧下由于是高光点而引入的权重，优化颜色一致性能量E(C,T,F)为一个非线性最小二乘问题，采用迭代交替优化的策略求解：

在一次迭代过程中,首先按照确定每一个顶点的颜色，其中n为总的帧数,其次对每一帧能量分别进行优化,w_i(p)也会在每次迭代之后重新计算；

所述的w_i(p)按照如下步骤进行计算：

S01:为每一帧图像I_i计算邻域图像集合其中Num(·)表示计算集合中元素的个数；

S02:令C_i(p)＝Γ_i(F_i(u(g(p,T_i))))，按照如下公式计算w_i(p):

其中ρ(·)是M-estimators中的权重函数；

3)求解最优化拼接问题。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于所述的步骤1)包括以下两个步骤：

1.1)计算像素粒度L

令f_x，f_y分别为相机x，y方向的焦距，则第i帧图像的像素粒度其中为第i帧图像中离成像平面最近的深度，而最终模型像素粒度其中n为总的帧数，α为一大于0的常量；

1.2)按照如下规则对网格模型进行离散，每个面片以内心为中心，按照L向内部等比例缩放，原面片和所有子面片的边都按照L进行采样得到新的顶点,所有采样得到的顶点、原面片顶点以及子面片的顶点构成最终的点云。