[发明专利]一种基于单张图片的室内场景建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单张图片的室内场景建模方法，属于计算机图像处理和计算机图形学领域，特别是基于图像的建模方法。

背景技术

随着数字摄影时代的到来，数字图像已经成为最为丰富的数字媒体之一，且我们要构建的很多三维模型都能在现实世界中找到或加以塑造，因此可以从图像中获得丰富的创造性启发，实现基于图像的几何建模。事实也正是如此，从真实场景图像中获取三维信息一直都是三维建模领域的一个重要研究方向。近年来，建模技术的发展使互联网上的三维模型数据集与日剧增。例如Google公司提供的3D Warehouse、普林斯顿大学形状分析小组的3D Model Search Engine以及Aim@shape的Shpe Repository等模型库都提供了极为丰富的三维模型资源。利用这些已有资源，将其融入到模型自动生成或重建中，用以生成全新的三维模型已经成为三维建模领域另外一个重要发展方向。由于基于单幅图像进行三维重构是个病态问题，因此很难直接从其本身进行曲面场景的重建。但已有的三维模型却能够为其提供很多类似的曲面模型，所以可以通过对图像的分析获取待建模物体，再在已有的模型数据集中搜索与其类似的曲面模型，来完成最终三维场景的重构。

基于图像建模技术是人们心目中一种理想的建模方式。传统的基于图像建模技术往往需要从不同视点拍摄同一场景或物体的多幅图像作为输入，采用立体视觉等方法进行三维重建，如文献1Scharstein D,Szeliski R.A taxonomy and evaluation of dense two-frame stereo correspondence algorithms.International Journal of Computer Vision,2002,47(1):7-42。这就在一定程度上限制了图像在几何建模中的应用。由于通常获得单幅图像更为方便，所以基于单幅图像的三维重建应用范围更广些。计算机视觉中传统的基于单幅图像建模方法往往基于明暗、纹理、焦距等线索来实现几何重建，但这些方法通常对画面中的景物的形状、反射属性等都有严格的限制，所以只适合某些特定场景的重建。随后的研究中，研究人员通过引入恰当的交互来有效的简化单幅图像重建问题，如文献2Chen T.,Zhu Z.,Shamir A.,Hu S.M.et al.3-sweep:extracting editable objects form a single photo.ACM Transactions on Graphics(TOG).Vol.32.No.6.SIGGRAPH Asia 2013.Article 195，这类方法多从图像自身信息出发，通过交互指定灭点信息和几何不变量实现单幅图像的几何重建，但也存在一定的局限性，通常只能重建出由平面和基本几何形体所构成的场景。本文基于已有的三维模型库完成单幅图像场景重建，能够生成更加合理的曲面模型。