[发明专利]透明物体的三维重建方法、装置、计算机设备及存储介质

说明书

本申请涉及一种透明物体的三维重建方法、装置、计算机设备和存储介质。方法包括：获取待重建透明物体在不同观察视角下的轮廓图和光线对应关系，获取待重建透明物体的初始透明物体模型，通过反向光线跟踪过滤光线对应关系的光线中涉及多次折射和全反射的光线；获取初始透明物体模型在各个摄像设备视角下的表面法向量与斯涅耳法向量，通过两个向量一致性对初始透明物体模型进行第一优化，获取点云重建模型；获取初始透明物体模型的泊松采样点，更新点云重建模型；根据待重建透明物体的轮廓图与点云重建模型的投影对点云重建模型进行第二优化；对第二优化后的点云重建模型进行三维重建，获得三维模型。采用本方法能恢复初始透明物体的完整表面。

技术领域

本申请涉及图像处理领域，特别是涉及一种透明物体的三维重建方法、装置、计算机设备及存储介质。

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学模型,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。

在过去几十年中，研究人员针对非透明物体(如漫反射表面物体等)的三维重建提出了众多的可行性技术方案。然而，这些方案都不能直接应用在透明物体上，传统的三维重建算法并不能有效地重建透明物体。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种针对透明物体进行三维重建的三维重建方法、装置、计算机设备及存储介质。

一种透明物体的三维重建方法，所述方法包括：

获取待重建透明物体在不同观察视角下的轮廓图和光线对应关系，获取待重建透明物体的初始透明物体模型，并通过反向光线跟踪过滤所述光线对应关系的光线中涉及多次折射和全反射的光线；

获取待重建透明物体的初始透明物体模型在各个摄像设备视角下的表面法向量与斯涅耳法向量，通过约束所述初始透明物体模型各个摄像设备视角的表面法向量与斯涅耳法向量一致性对所述初始透明物体模型进行第一优化，获取点云重建模型；

获取所述初始透明物体模型的泊松采样点，根据所述泊松采样点更新所述点云重建模型；

根据所述待重建透明物体的轮廓图与所述更新后的点云重建模型的投影对所述更新后的点云重建模型进行第二优化；

对所述第二优化后的点云重建模型进行三维重建，获得三维模型。

在其中一个实施例中，所述对所述第二优化后的点云重建模型进行三维重建，获得三维模型之后还包括：

将获得的所述三维模型重新作为初始透明物体模型，返回获取待重建透明物体的初始透明物体模型在各个摄像设备视角下的表面法向量与斯涅耳法向量的步骤，并累计返回次数；

当所述返回次数达到预设次数时，停止返回获取待重建透明物体的初始透明物体模型在各个摄像设备视角下的表面法向量与斯涅耳法向量的步骤。

在其中一个实施例中，所述获取待重建透明物体的初始透明物体模型在各个摄像设备视角下的表面法向量与斯涅耳法向量之前包括：

获取待重建透明物体各个观察视角下的轮廓图；

根据所述轮廓图通过空间雕刻技术获取初始透明物体模型。

在其中一个实施例中，所述获取待重建透明物体的初始透明物体模型在各个摄像设备视角下的表面法向量与斯涅耳法向量包括：

对所述初始透明物体模型各个摄像设备视角进行反向光线跟踪，获得每条光线与所述初始透明物体模型的前相交点与后相交点；

在所述前相交点与所述后相交点处依据斯涅耳定理计算出对应的斯涅耳法向量；

通过初始透明物体模型的表面形状获取所述前相交点与所述后相交点处的表面法向量。