[发明专利]根据具有阴影的光度立体技术的3D重构

说明书

相关申请

2013年9月16日提交的美国临时专利申请No.61/878,401的内容，其整体以引用方 式并入本文中。

技术领域与背景技术

在其中的一些实施例中，本发明涉及图像处理，并且更具体地，但非排他性地，涉 及基于光度立体技术的图像处理。

光度立体技术(PS)已经成为用于三维(3D)对象获取技术的强有力工具。常规PS方 法通过分析表面如何反射从多个方向入射的光来估计表面取向。已知的PS方法已经公开在 S.Barsky和M.Petrou，模式分析和机器智能(patternanalysisandmachine intelligence)，IEEETransactionson，2003，25(10)：1239-1252；R.Mecca和J.D.Durou， 2011，图像分析和处理(ImageAnalysisandProcessing)-ICIAP2011-16th InternationalConference，Ravenna，Italy，第286-295页；以及R.Onnand A.M.Bruckstein，1990，InternationalJournalofComputerVision，5(1)：105-113。

常规地，PS采用两步处理，其中在第一步中，为整个表面计算表面的法向矢量方 向，以及在第二步中，所计算的方向用于计算表面的高度。

发明内容

根据本发明一些实施例的方面，提供了一种处理场景的图像的集合的方法。该集 合由限定图像平面的多个图像元素(picture-element)表示，并且该图像由不同空间强度 分布但是相对于场景的相同视点来表征。该方法包括：对于至少一些图像元素中的每个，独 立地选择平行于图像平面的方向，基于所选择的方向构建加权矢量场，并基于所构建的加 权矢量场计算在场景中的表面垂直于图像平面的高度。该方法进一步包括基于高度重构表 面的三维空间表示。

根据本发明的一些实施例，表面在该集合的至少一个图像中被部分阻挡，并且其 中方向的选择包括识别相邻于障碍的图像元素并针对所识别的图像元素选择障碍的切线 方向。

根据本发明的一些实施例，方向的选择包括选择从图像元素指向还未由该方法访 问(visit)的邻近图像元素的方向。

根据本发明的一些实施例，加权矢量场的构建包括：计算用于集合的图像对的矢 量，从而提供候选矢量的集合；从候选矢量的集合选择矢量对，所述矢量对与至少一个其它 的候选矢量对相比更正交于彼此；以及基于所选择的方向和基于所选择的矢量对计算加权 矢量场。

根据本发明的一些实施例，该方法包括将三维空间表示与参考空间表示相比较， 以及基于所述比较识别表面。

根据本发明的一些实施例，表面为个体的面部的表面。

根据本发明一些实施例的方面，提供了一种成像的方法。该方法包括：从多个位置 依次照明场景；从相同视点获取表面的每个照明处的场景的至少一个图像，从而提供场景 的图像的集合。该方法进一步包括通过执行如上所述的方法并且可任选地执行如下进一步 详细说明的方法分析图像。

根据本发明的一些实施例，图像的集合为场景图像的集合。

根据本发明的一些实施例，图像的集合为内窥镜图像的集合。

根据本发明一些实施例的方面，提供了一种检查对象的表面的方法。该方法包括 通过执行以上描述的方法使对象表面成像，并且分析三维空间表示，从而检查对象的表面。

根据本发明一些实施例的方面，提供了一种用于图像处理的计算机软件产品。该 计算机软件产品包括由数据处理器可读取的非易失性存储器介质。该存储器介质存储程序 指令，当存储器介质由数据处理器读取时，引起数据处理器接收图像的集合并且执行如上 所述的方法和可任选地执行如下进一步详细说明的方法。

根据本发明一些实施例的方面，提供了一种用于成像的系统。该系统包括：照明系 统，用于从多个位置照明场景；图像传感器，用于从相同视点中获取在表面每个照明处的场 景的至少一个图像，从而提供场景图像的集合；以及数据处理器，具有电子电路和由电路可 读取的非易失性存储器介质。存储器介质存储程序指令，当存储器介质由电路读取时引起 电路接收图集合并且执行如上所述的方法和任选地执行如下进一步详细说明的方法。

根据本发明的一些实施例，照明系统和图像传感器被安装在内窥镜上。