[发明专利]三维数字模型精细轮廓线提取方法及装置

权利要求书

1.一种三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，包括：

S1:计算虚拟相机的内参，确定虚拟视点，根据所述虚拟视点计算所述虚拟相机的外参；

S2:在所述虚拟视点位置提取所述三维数字模型的外轮廓线；

S3:筛选出所述虚拟视点下的所有可见面片，所述可见面片为在所述虚拟视点下可见的、且在相同像素坐标处深度值最小的面片；

S4:计算所述所有可见面片中相邻面片的法线方向的夹角的余弦值，若所述余弦值在第一预设范围内，则将两相邻面片公共边上的两端点三维坐标和中点三维坐标通过所述外参和内参转换到像素坐标系内，并将转换后的坐标的像素值进行二值化计算，得到所述三维数字模型的面片轮廓线；

S5:计算所述所有可见面片的法线与面片质心指向所述虚拟视点的向量之间的夹角的余弦值，若所述余弦值在第二预设范围内，则将所述面片的顶点三维坐标、各边中点三维坐标和所述面片的质心三维坐标通过所述外参和内参转换到像素坐标系内，并将转换后的坐标的像素值进行二值化计算，得到所述三维数字模型的视线轮廓线；

S6:将所述外轮廓线、所述面片轮廓线和所述视线轮廓线合并，得到所述三维数字模型的精细轮廓线。

2.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述S1中计算虚拟相机的内参和外参包括：

计算预设的真实相机的内参作为所述虚拟相机的内参；

根据所述虚拟视点和所述三维数字模型的位姿关系计算所述虚拟相机的外参，所述外参包括旋转矩阵和平移向量。

3.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述S1中确定虚拟视点包括：

以所述三维数字模型的包围盒的几何中心为球心建立球坐标系，所述球坐标系包围所述三维数字模型；

在所述球坐标系面上确定所述虚拟视点。

4.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S2中基于所述虚拟视点提取所述三维数字模型的外轮廓线包括：

接收三维数字模型中每个面片的顶点坐标，将所述顶点坐标通过所述外参和内参转换到像素坐标系内，得到像素坐标和对应的深度值；

根据所述深度值将所述像素坐标处的像素值进行反二值化计算，得到反二值化效果图；

将所述反二值化效果图进行形态学膨胀处理，处理后的图像减去处理前的图像，得到所述外轮廓线。

5.根据权利要求4所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，根据所述深度值将所述像素坐标处的像素值进行反二值化计算包括：深度值大于0的像素坐标处的像素值反二值化为0，深度值等于0的像素坐标处的像素值反二值化为255。

6.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S3中筛选出所述虚拟视点下的所有可见面片包括：

选出位于所述虚拟视点的视锥内、且像素坐标位于所述虚拟相机合法像素坐标系内的面片，将选出的面片打上标签；

从打上标签的面片中，选出在相同像素坐标处深度值最小的面片，得到所述所有可见面片。

7.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述第一预设范围为：大于等于cos(90°)且小于等于cos(80°)。

8.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S4中将转换后的坐标的像素值进行二值化计算包括：将所述转换后的坐标处的像素值置为255。

9.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述第二预设范围为：大于等于cos(90°)且小于等于cos(80°)。

10.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S5中将转换后的坐标的像素值进行二值化计算包括：将所述转换后的坐标处的像素值置为255。