[发明专利]一种基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成方法及系统

权利要求书

1.一种基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取传感器与建筑物场景之间的反射光信息、空间待测物体表面散斑图像和空间建筑物之间的相对距离，据此计算并重建精确的三维深度数据；

S2，对多种类型来源的三维数据进行优化和转换，得到对应的高速流式点云格式的模型，进行点云配准：首先输入原点云集和目标点云集并进行初始化，进一步确定对应的点对，求解变换矩阵R和T并计算误差，更新点云位置，判断误差是否在阈值范围内，如果在范围内，认为原点云集和目标点云集匹配，否则重新确定对应的点对进行配准；

S3，图像的投影变形：取点云数据中一点为视点，将周围场景点云投影到中间面，加入可见点的深度到原始图像序列，对可见点进行投影变换，建立各相邻画面像素的对应关系；

S4，点云数据进行三角化处理：首先使用Delaunay生长算法构造平面三角网，然后根据平面内点的拓扑连接关系映射到空间三角网格曲面模型；

S5，将点云三角化形成的三角面片连接起来，生成建筑物体表面；

S6，使用二次曲面和复杂多边形工具建模，改变二次曲面的状态，针对不规则多边形进行处理，得到建筑物三维模型；

S7，使用三维渲染接口软件导入建筑物三维模型，根据差值系数计算变换矩阵，结合变换矩阵对模型进行渲染，变化不同的模型位置，每隔预定时间对模型进行重新绘制和显示，从而实现不同场景下建筑物虚拟环境的构建和场景的生成。

2.根据权利要求1所述的基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成方法，其特征在于：所述传感器为kinect深度传感器、激光传感器、realsense的一种。

3.根据权利要求2所述的基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成方法，其特征在于：所述三角化处理包括：贪婪投影三角化方法、隐式函数三角化方法。

4.根据权利要求3所述的基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成方法，其特征在于：所述不规则多边形为凹多边形和内部有孔的多边形。

5.一种基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成系统，其特征在于，包括：

深度数据获取模块：获取传感器与建筑物场景之间的反射光信息、空间待测物体表面散斑图像和空间建筑物之间的相对距离，据此计算并重建精确的三维深度数据；

点云配准模块：对多种类型来源的三维数据进行优化和转换，得到对应的高速流式点云格式的模型，进行点云配准：首先输入原点云集和目标点云集并进行初始化，进一步确定对应的点对，求解变换矩阵R和T并计算误差，更新点云位置，判断误差是否在阈值范围内，如果在范围内，认为原点云集和目标点云集匹配，否则重新确定对应的点对进行配准；

图像投影变形模块：取点云数据中一点为视点，将周围场景点云投影到中间面，加入可见点的深度到原始图像序列，对可见点进行投影变换，建立各相邻画面像素的对应关系；

点云数据进行三角化处理模块：首先使用Delaunay生长算法构造平面三角网，然后根据平面内点的拓扑连接关系映射到空间三角网格曲面模型；

表面生成模块：将点云三角化形成的三角面片连接起来，生成建筑物体表面；

曲面处理模块：使用二次曲面和复杂多边形工具建模，改变二次曲面的状态，针对不规则多边形进行处理，得到建筑物三维模型；

场景生成模块：使用三维渲染接口软件导入建筑物三维模型，根据差值系数计算变换矩阵，结合变换矩阵对模型进行渲染，变化不同的模型位置，每隔预定时间对模型进行重新绘制和显示，从而实现不同场景下建筑物虚拟环境的构建和场景的生成。

6.根据权利要求5所述的基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成系统，其特征在于：所述传感器为kinect深度传感器、激光传感器、realsense的一种。

7.根据权利要求6所述的基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成系统，其特征在于：所述三角化处理包括：贪婪投影三角化方法、隐式函数三角化方法。

8.根据权利要求7所述的基于深度图像的建筑物三维建模与虚拟场景生成系统，其特征在于：所述不规则多边形为凹多边形和内部有孔的多边形。