[发明专利]三维场景重建方法及其系统

说明书

一三维场景重建方法，包括获取一待重建场景的一第一帧深度点云数据；构建所述第一帧深度点云数据对应的深度金字塔；将所述第一帧深度点云数据转化为体积表示；获取该待重建场景的一第二帧深度点云数据；构建所述第二帧深度点云数据对应的深度金字塔；拼接所述第一帧深度点云数据和所述第二帧深度点云数据，以获得TOF摄像模组获取所述第二帧深度点云数据的时候的全局位姿；将所述第二帧深度点云数据转化为体积表示；融合所述第一帧深度点云数据和所述第二帧深度点云数据的体积表示；以及对该待重建场景的基于体积的融合表示进行三角化处理，以获得在TOF摄像模组获取所述第二帧深度点云数据的视角下该待重建场景的三维模型。

技术领域

本发明涉及计算机领域，更进一步的涉及一三维场景重建方法及其系统。

背景技术

近年来，伴随着计算机视觉和机器人技术的兴起，实时三维重建技术作为一个研究热点，被广泛的应用于三维建模、AR(Augmented Reality)、VR(Virtual Reality)、MR(Mixed Reality)和SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)等领域。

传统三维实时重建技术通常采用传统经典算法SFM(Structure from motion)作为基础的算法。SFM算法采用二维图像作为输入，通常在二维图像上寻找特征点进行帧间匹配，通过最小化重投影误差求解相机位姿的变化从而构建出三维模型。SFM算法由于采用二维图像作为输入，受特征可见度和完成性的影响，并且损失了一定的三维信息，极大的限制了三维重建的精度。并且采用SFM的算法后续筛选配对、求解位姿、处理累计误差的过程计算速度慢，难以达到实时的三维重建。

为了解决传统三维实时重建技术的三维重建精度低的缺点一种解决方案是采用高精度的三维激光扫描仪作为输入，但是高精度的三维激光扫描仪价格昂贵，成本较高，不利于大范围的推广使用。

随着计算机应用技术的不断发现和发展，三维实时重建技术必将随着计算机应用的发展得到更加广泛的应用，因此如何解决传统三维重建技术所面临的重建精度低，重建速度慢不能够实时重建的问题便成为三维实时重建技术所亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维场景重建方法基于深度图像进行三维场景重建，重建场景精度高。

本发明的另一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维场景重建方法基于深度图像进行三维重建，场景重建速度快。

本发明的另一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维重建方法能够对深度点云数据构建深度金字塔，能够加快后续深度点云数据的处理速度，增加三维场景重建的速度。

本发明的另一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维场景重建方法能够从粗到细地计算相机位姿，能够在保证三维重建精度的同时加快计算三维重建速度。

本发明的另一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维场景重建方法采用全部深度信息进行相机跟踪，能够在多变的光照环境中完成高质量的几何表面重建。

本发明的另一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维场景重建方法采用光线投影算法进行三维模型的实时显示，并能够处理部分动态变化的环境、提供任意视角的交互显示。

本发明的另一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维场景重建方法采用光线投影算法进行三维模型的实时显示，能够处理和虚拟物体、虚拟光纤、前景人物等的交互。

本发明的另一个目的在于提供一三维场景重建方法及其系统，其中所述三维场景重建方法能够对快速移动的物体进行实时三维重建。