[发明专利]一种基于三维模型的纹理映射方法和装置

说明书

本发明提供了一种基于三维模型的纹理映射方法和装置，纹理映射装置通过同时选取纹理图片和三维模型的特征点，使得通过对该特征点对进行奇异值分解所得到的自由曲面映射初始值的准确率大大提高，同时通过对二维图像特征点和三维几何特征点的数据进行归一化处理，减少了尺度因素对自由曲面映射初始值误差的影响，再将该自由曲面映射初始值作为迭代初值代入根据特征点所建立的误差距离函数中进行迭代计算优化后，得到精准的自由曲面映射最终值，再根据该自由曲面映射最终值，将纹理图片映射至根据三维模型数据采集系统所采集的点云数据所建立的三维自由曲面初始结构上，以生成精准的仿真三维模型。

技术领域

本发明涉及本发明属于计算机视觉技术领域，尤其涉及一种基于三维模型的纹理映射的方法和装置。

背景技术

现实世界的三维模型通常无法用传统的规则多边形、多面体或球面进行表示，或者说无法用规则的多面体或球形精确的逼近曲面，而自由曲面具有不规则的形体(B样条曲面、隐式曲面和细分曲面等)，能够实现任意曲面的表达。如何实现自由曲面的重建以及自由曲面的映射近年引起很多研究专家和学者的关注和研究，可以说，实现复杂结构的自由曲面表示以及自由曲面映射是一项十分重要且具有很大挑战的研究内容，具有十分重要的研究意义和应用价值。

现有的纹理映射方法中，是通过将采集纹理图片的相机固定在三维模型数据采集系统上，通过系统标定实现纹理图片和三维模型数据的同时采集，但在采集结构复杂的三维模型以得到自由曲面目标物体的数据时，由于纹理相机固定在三维模型数据采集系统上，而导致三维模型数据采集系统无法采集到完整的数据，使得根据所采集数据将纹理图片映射到三维模型所生成的仿真三维模型的精确度大大降低，无法实现建立精准的仿真三维模型。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于三维模型的纹理映射方法和装置，通过以解决现有纹理映射方法中因纹理图片不独立于三维模型数据采集系统，而导致不能精准地生成与复杂的三维模型相应的仿真三维模型的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于三维模型的纹理映射方法，所述方法包括：

获取所述三维模型的点云数据，识别并删除所述点云数据中散乱的点数据，建立三维自由曲面初始结构；

根据物像关系或光线映射关系交互选取纹理图片和所述三维自由曲面初始结构对应的特征点，得到预设数量的特征点对其中，和为点集，点x_i为所述纹理图片上的二维图像特征点，点X_i为所述三维自由曲面初始结构的三维几何特征点，k为所述特征点对的个数；

对所述预设数量的特征点对进行奇异值分解，得到所述三维模型的自由曲面映射初始值；

构建变换的误差距离函数其中，λ_i为尺度因子，D_i为所述纹理图片中两个图像特征点之间的欧氏距离，P为待求自由曲面映射值；

将所述自由曲面映射初始值作为所述误差距离函数中P的初值，通过列文伯格-马夸尔特算法和预设的迭代终止阈值或迭代次数，对所述误差距离函数进行迭代计算得到所述三维模型的自由曲面映射最终值；

根据所述自由曲面映射最终值将所述纹理图片映射至所述三维自由曲面初始结构，生成仿真三维模型。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于三维模型的纹理映射装置，所述装置包括三维自由曲面初始结构建立单元、特征点对选取单元、特征点对分解单元、误差距离函数构建单元、自由曲面映射最终值计算单元和纹理映射处理单元。

其中，三维自由曲面初始结构建立单元，用于获取所述三维模型的点云数据，识别并删除所述点云数据中散乱的点数据，建立三维自由曲面初始结构；