[发明专利]对三维空间建模

权利要求书

1.一种用于生成三维空间的模型的设备，包括：

图像采集接口，被配置为获得由捕捉装置提供的图像数据，所述图像数据表示随时间在三维空间与所述捕捉装置之间存在相对运动的观察；以及

模型引擎，被配置为处理由所述图像采集接口获得的图像数据并计算所述三维空间的三维模型，其中，所述模型引擎包括：

模型分割器，被配置为基于至少一个模型属性将所述三维模型分割成至少有效和无效部分，

其中，所述模型引擎被配置为使用所述三维模型的有效部分来随时间更新所述模型；以及

配准引擎，被配置为随时间将所述三维模型的有效部分与所述三维模型的无效部分对准。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述模型引擎被配置为基于来自所述三维模型的有效部分的投影，来计算有效模型帧，用于更新所述三维模型。

3.根据权利要求2所述的设备，包括：

帧到模型跟踪部件，被配置为将所述有效模型帧与从所述图像数据提供的帧进行比较，以确定所述三维模型的有效部分与所述图像数据的对准。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述帧到模型跟踪部件被配置为通过将当前时间提供的帧与先前时间的有效模型帧进行比较来估计所述捕捉装置的位姿，所述捕捉装置的位姿表示在三维空间中所述捕捉装置的位置和方向。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其中，所述配准引擎被配置为：

基于来自所述三维模型的无效部分的投影来计算无效模型帧；

确定将所述有效模型帧与所述无效模型帧对准的变形；并且

使用所述变形来更新所述三维模型。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，

其中，所述三维模型包括表面元素模型，

其中，所述表面元素模型中的每个表面元素至少包括定义所述表面元素在三维中的位置的数据和定义所述表面元素在三维中的法向矢量的数据，并且

其中，每个表面元素表示所述三维空间中的二维区域。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，

其中，所述模型引擎被配置为随时间存储所述三维模型的表示，并且

其中，所述配准引擎被配置为确定所述三维模型在给定时间的表示是否与先前时间的三维模型的所存储的表示相匹配，响应于肯定确定，将所述三维模型在给定时间的表示与所述先前时间的三维模型的所存储的表示对准。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述配准引擎被配置为使用变形图来将所述三维模型的有效部分与所述三维模型的无效部分对准，所述变形图是基于所述三维模型中的位置的初始化时间而被计算的，所述变形图指示对于在对准期间在给定位置处修改所述三维模型的在所述三维模型中的给定位置的一组邻居。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述至少一个模型属性包括所述三维模型中的给定位置的模型生成时间和模型更新时间中的一个，其中，所述无效部分指示与当前观察时间相差超过预定量的过去观察时间。

10.一种更新三维空间的模型的方法，包括：

获得三维空间的三维模型；

基于至少一个模型属性将所述三维模型分割成至少有效和无效部分；

获得图像数据，所述图像数据表示在捕捉装置相对于所述三维空间的相对运动之后所述三维空间的观察；

基于所获得的图像数据和所述三维模型的有效部分来更新所述三维模型；并且

将所述三维模型的有效部分与所述三维模型的对应的无效部分进行配准，

其中，所述配准使得在观察所述三维空间的区域之后生成的所述三维模型的有效部分与在所述区域的至少一个先前观察之后生成的模型的无效部分对准。