[发明专利]一种基于延时视频的室外场景重建方法

说明书

本发明公开了一种基于延时视频的室外场景重建方法。所述基于延时视频的室外场景重建方法包括如下步骤：s1.对延时视频进行日光贡献成分分离，得到仅包含日光直射贡献成分的采样；s2.对日光强度时变基函数初始化，求解日光强度时变基函数初始值；s3.在已知的日光直射方向和日光强度时变基函数初始值基础上，使用交替优化方法分解延时视频中的日光贡献成分数据构成的稀疏矩阵，迭代求解得到每帧场景表面像素的三维法向量与日光强度值。本发明方法通过利用光照在时空上变化的连续性，既能求出室外场景表面三维法向量，又能减少所需图像的数目，从而得到更加真实的室外场景建模结果。

技术领域

本发明属于场景建模技术领域，尤其涉及一种基于延时视频的室外场景重建方法。

背景技术

在计算机视觉等领域，研究者提出了许多基于图像的场景三维几何建模方法，其中一类是基于不同光照下拍摄的图像集的光度立体方法，该类方法可以计算出图像逐像素的、精细的几何模型，其几何细节可以达到图像分辨率的级别。

近年来光度立体研究成功降低了对光源的限制，减少了预先知道光源方向等信息的要求。已有的工作如对比文献1至对比文献3所示。这些方法的共同特点是通过对场景图像集的显式分解，将图像中场景的外观变化分解为场景几何结构、空间变化的反射属性特征，以及随时间变化的光照等不同因素的影响。这些研究在改进光度立体方法建模质量，扩展光度立体方法应用范围方面都取得了很大的进展，但大多仍然只能应用在室内人为可控光照环境下，针对较为简单的物体和场景，而不能直接应用于室外复杂场景中。

与室内场景相比，室外场景的未知条件更多，其外观在不受人为控制下跟随天气、时间发生巨大的变化。近期，在室外场景建模上的研究工作如对比文献4至对比文献7所示。这些方法通过对室外光照环境的变化规律进行分析和对光照进行简化假设，利用室外场景的图像集，提出了不同的将光度立体方法拓展到室外场景的不同思路。然而这类方法仅仅分析了场景表面法向量的总体分布特征，并不能实际求出表面法向量。

现有技术文献

非专利文献

对比文献1：Basri R.,Jacobs D.,Kemelmacher I.Photometric stereo withgeneral,unknown lighting[J].International Journal of Computer Vision,2007,72(3):239–257；

对比文献2：Matsushita Y.,Nishino K.,Ikeuchi K.,et al.Illuminationnormalization with time dependent intrinsic images for video surveillance[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2004,26(10):1336–1347；

对比文献3：Shi B.,Matsushita Y.,Wei Y.,et al.Self-calibratingPhotometric Stereo[A].IEEE Conference on Computer Vision and PatternRecognition[C].2010:1118-1125；

对比文献4：Koppal S.,Narasimhan S.Clustering Appearance for SceneAnalysis[A].IEEE Conference on Computer Visionand Pattern Recognition[C].2006，2:1323-1330；