[发明专利]三维环境重构

权利要求书

1.一种生成真实世界环境的3D模型的计算机实现的方法，包括：

在存储器设备(810、816)中创建(400)用于存储所述模型的三维容体(500)，所述容体(500)包括多个体素(512、610)；

接收(402)描述捕捉设备(102、204、302、306)的位置和定向的数据以及从所述捕捉设备(102、204、302、306)输出的所述环境的至少一部分的深度图像(314)，所述深度图像(314)包括多个像素，每一个指示从所述捕捉设备(102、204、302、306)到所述环境中的一点(614)的距离；

将单独的执行线程分配(404)给所述容体(500)的平面中的每一个体素(512、610)；

每一个执行线程使用所述捕捉设备(102、204、302、306)位置和定向来确定其相关联的体素(512、610)在所述深度图像(314)中的对应位置，确定与所述相关联的体素(512、610)和所述环境中的所述对应位置处的所述点(614)之间的距离相关的因子，并且使用所述因子来更新所述相关联的体素(512、610)处存储的值；以及

每一个执行线程迭代通过所述容体(500)的每一个剩余平面中的等价体素(512、610)并且重复确定因子和更新每一个体素(512、610)的所存储的值的步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在确定所述因子之前，确定所述对应位置是否在捕捉设备截锥体内。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用所述捕捉设备位置和定向来确定其相关联的体素在所述深度图像中的对应位置的步骤包括：

确定所述体素在真实世界坐标中的位置；

使用所述位置和定向通过所述捕捉设备的投影来投影所述真实世界坐标以确定所述相关联的体素在所述深度图像中的对应坐标。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括生成所述模型的图像以便使用光线投射来显示在显示设备上的步骤，其中所述生成所述模型的图像的步骤包括：

接收虚拟相机的姿势数据；

将执行线程分配给每一个图像像素；

每一个图像像素执行线程确定从所述虚拟相机发出经过所述相关联的像素的光线的路径，将所述路径变换成所述容体中的坐标，沿所述路径移动通过所述容体直到检测到表面处的体素，并且使用该体素处存储的值来计算所述相关联的像素的阴影。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：从所述模型中生成多边形网格并且将所述多边形网格存储在存储设备处，其中所述从所述模型中生成多边形网格的步骤包括使用行进立方体算法来选择表示所述模型的各部分的多边形。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用所述因子来更新所述相关联的体素处存储的值的步骤包括将所述因子与存储在所述相关联的体素处的先前值求和，所述方法还包括以下步骤：使用所述存储的值和涉及所述相关联的体素离所述捕捉设备的距离的加权函数来确定加权均值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述因子的步骤包括：

计算所述相关联的体素和所述环境中的所述对应位置处的所述点之间的带符号的距离函数，以使得如果所述相关联的体素位于所述点的第一侧，则所述因子具有正值，并且如果所述相关联的体素位于所述点的相对侧，则所述因子具有负值；以及

确定所述因子是否大于预定义的正阈值，并且如果是，则将所述因子舍位成所述正阈值；以及确定所述因子是否小于预定义的负阈值，并且如果是，则将所述因子舍位成所述负第二阈值。