[发明专利]一种图像与三维模型融合方法

说明书

一种图像与三维模型融合的方法。使各张图像产生相同的畸变，当出现多张图像重叠融合时，各张图像对相同线段和走向变形实现统一标准。Bj关于四边形b，c，d，e的反向映射位置(ub，vb)，(uc，vc)，(ud，vd)，(ue，ve)。Bj的位置为ual＝ua/2+wb*ub+wc*uc+wd*ud+we*ue。vb1＝vb/2+wb*vb+wc*vc+wd*vd+we*ue。通过以上技术步骤，将多张图像在三维模型上部分重叠地融合，能够迅速、无缝地完成同一线段长短和走向变形一致，实现顺利融合。

技术领域

本发明涉及到一种计算机数据处理技术，特别是计算机制图的3D建模与视频、图片的拼接及透视图计算。

背景技术

目前，通常使用3DGIS与多视频融合的系统都是进行三维场景模型与视频图像融合。这种系统最大的特点就是将从视频采集模块获取的实时视频图像，经过与三维场景模型匹配对准后，实现三维场景信息、地理空间信息、地物的各种属性信息与实时视频图像融合在一起，达到一种进行渲染、显示、增强现实的效果。系统分为视频采集模块、3DGIS模块、信息融合模块三大部分。视频采集模块、 3DGIS模块在实现中已经成熟应用；其中，三维场景信息、地理空间信息、地物的各种属性信息的融合已经由3DGIS模块完成。为了将实时视频图像与3DGIS场景模型进行融合，已有现有技术是进行投影纹理映射方法实现。

投影纹理映射方法相当于用视频图像在三维模型上放映幻灯。有两大优点：其一，将纹理与空间顶点进行实时对应，不需要预先指定纹理坐标；其二，使用投影纹理映射，可以有效地避免纹理扭曲现象。因此，需要通过对摄像机的标定，获取到摄像机的内外参数，进而根据摄像机的内外参数求出纹理矩阵，通过调整放像机的位置，使图像的变形与三维模型一致，便可将摄像机采集到的图像准确地投影到三维模型中去，实现视频图像与三维模型的融合。但是，由于监控技术的迅速发展，监控摄像机大量增加，出现了巡视摄像、监控摄像和查证摄像的多重摄像机网，在同一区域多台摄像机同时作用，这些摄像机由于作用不同，拍摄的图像角度不同，距离不同，摄像的内外参数不同，都会产生不同的图像变形；为了提高图像与三维模型融合的效果，在投影之前需要对图像进行畸变矫正和裁剪。使用中发现：当需要将多张图像在三维模型上重叠地融合时，由于存在各张图像的摄像机标定位置和内外参数不一致，要求的畸变矫正不一致，产生的畸变效果不一致，会出现重叠融合时上下两张图的同一线段长短和走向变形不一致，融合困难。

发明内容

本发明的目的是通过一种新的计算方法，使各张图像产生相同的畸变，当出现多张图像重叠融合时，各张图像对相同线段和走向变形实现统一标准，从而实现对多张图像重叠融合的一致性。

技术方案：

步骤一：对视频图像进行判读，选取若干特征点，一般为≤N(N≤2000)个顶点的多边形。通过对视频图像进行区域划分，对需要变换的区域划出边界，我们称之为区域边界；因为区域边界的曲线不规则性，将区域边界的曲线划分出若干直线段或近似直线段，再将近似直线段等效为直线段；将两个直线段的交点作为一个特征点或者称为顶点，为了计算的方便，一般一个区域的顶点≤N个；

步骤二：应用环境仿真引擎在环境管理软件控制下，对自然地理模型、实体模型等三维模型进行判读，在三维模型上对照视频图像中选取的特征点划出相同直线方向、直线长度、相同个数特征点的区域，使这些三维模型特征点能够与视频图像中选取的特征点在空间上重合；

步骤三：将步骤二选取的三维模型中的特征点作多边形连接，并将所有特征点作为多边形顶点的区域挖出；

步骤四：

1、对三维模型特征点作像素位置计算；设手动选取的作为顶点多边形特征点集合为A，自动计算像素的特征点集合为B；