[发明专利]一种三维全脸照相机中高保真全脸纹理融合方法

说明书

本发明公开了一种三维全脸照相机中高保真全脸纹理融合方法，包括如下步骤：对多个三维纹理摄像机外参数进行标定，根据标定参数将三维模型表面上的一个三角面片投影到不同视角拍摄的纹理图像上；将纹理图像上投影到的三角面片剪切出，计算每个纹理图像上的所述三角面片的融合权重；把所有所述三角面片经仿射变换成和最大融合权重对应的三角面片相同的形状；进行纹理三角形融合；将融合后的纹理三角形贴到对应的三维模型三角面片上。

技术领域

本发明涉及三维测量领域，特别多个3D相机在不同视角拍摄的纹理进行高保真纹理融合的三维全脸照相机中高保真全脸纹理融合方法。

背景技术

真实感三维模型不仅能够精确地表达目标物体的几何形状和拓扑结构，而且还能同时表达物体本身的真实表象，在文化遗产保护、建筑、影视艺术以及逆向工程等领域具有重要的研究意义和应用价值。

仅仅通过几何形状(缺少表面颜色、材质等属性)并不能反映物体的真实表象，为了得到真实感的三维模型，还需进行纹理图像的获取与融合。在深度图像采集系统中加入纹理采集相机，把纹理相机作为系统的组件，在采集前对纹理相机进行标定，从而获得深度图像与纹理图像的精确对应关系。此外，由于光照变化、物体的非完全漫反射、几何重建的误差，以及匹配的精度限制等因素，在物体表面会有明显的“痕迹”出现，为此，必须进行纹理融合，以消除非自然的痕迹，得到真实感三维模型。

目前已发展了多种纹理融合的方法，Rocchini等(“Multiple texture stitchingand blending on 3D object[C]”Proceedings of Eurographics Readering Workshop)用绑定纹理图和几何模型的方法进行纹理融合，投影三维点到目标纹理图以确定有效纹理图，并选取最佳纹理(与几何投影倾斜小)作为目标三维点的纹理；然后通过区域生长，迭代寻找邻近的三维点，使目标纹理尽可能来自同一区域，以保证区域纹理的连续性；再对区域边界进行平滑处理(线性插值)，实现目标的平滑。该方法确保了区域内部纹理的一致连续性，但简单地对区域间的边界进行线性处理，不能很好地实现纹理色彩差异大或重叠区域面积小的平滑过渡。

Beauchesne等(“Automatic relighting of overlapping textures of 3Dmodel[C]”)利用外推法进行纹理融合，对全局进行重新着色，生成结果比简单均值融合结果更真实，但是其无法保证纹理色彩是全局最优。

Lempitsky V等(“Seamless mosaicing of image based texture maps[C]”)则用镶嵌方法进行纹理融合，利用图像分割的方法把物体表面分为不同的区域,然后再通过消除边缘的纹理接缝，实现模型表面色彩的平滑。具有复杂拓扑空间几何形体的纹理融合一般很难得到其参数化，并且受深度图像匹配精度以及重建几何模型误差等外在因素的限制，通常在纹理模型表面仍有少量的细缝存在。

综上所述，现有的纹理融合方法无法重构出具有高保真的真实感的三维模型。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种三维全脸照相机中高保真全脸纹理融合方法，旨在对高分辨率纹理相机不同视角拍摄的纹理图像进行几乎无痕迹的融合，重构出具有高保真的真实感的三维模型。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种三维全脸照相机中高保真全脸纹理融合方法，包括如下步骤：

一、对多个三维纹理摄像机外参数进行标定，根据标定参数将三维模型表面上的一个三角面片投影到不同视角拍摄的纹理图像上；外参数包括一个3*3的旋转矩阵和一个1*3平移向量，平移向量中的三个向量成员分别表征空间中x方向、y方向、z方向的平移；标定参数除外参数外，还包括摄像机的内参数，内参数包括水平焦距、垂直焦距、相机相面中心(主点)、径向畸变、切向畸变等。