[发明专利]基于单幅图像的树木建模方法、树木建模装置、设备

说明书

本发明公开了一种基于单幅图像的树木建模方法、树木建模装置、设备。树木建模方法包括：获取待重建单幅树木图像的树木边缘图和可见枝干图；将所述树木边缘图和所述可见枝干图输入到预先训练好的条件生成对抗网络中，得到树木的轮廓深度图和枝干深度图；根据所述轮廓深度图得到轮廓点云数据，并根据所述枝干深度图构建得到枝干三维骨架；将所述轮廓点云数据和所述枝干三维骨架作为约束条件，按照预定的自组织过程式建模方法生成所述待重建单幅树木图像的三维树木模型。该建模方法针对不规则轮廓的树木能取得良好的建模效果，通过条件生成对抗网络能较准确地获取树木轮廓的深度数据，采用过程式建模方法有利于恢复缺失的树木细节枝干的信息。

技术领域

本发明属于计算机图形技术领域，具体地讲，涉及一种基于单幅图像的树木建模方法、树木建模装置、计算机可读存储介质、计算机设备。

背景技术

在过去的几年中已经提出了许多树建模方法，包括过程式树木建模和从照片或激光扫描中重建树模型。过程式树木建模可以合成虚拟树模型，而树重建方法则是生成真实世界的树模型。为了重建真实树的真实模型，收集输入数据的成本十分高昂且耗时，例如使用激光扫描仪获取三维点云或从真实树周围的不同视图仔细拍摄大量照片。基于单幅图像的树重建技术仅以一张图像作为输入，极大地简化了真实树重建对输入数据的要求，从而为仅从树的单个图像生成真实树模型提供了可行的解决方案。

基于单幅图像的树重建的关键是从单幅图像中恢复出三维信息，并依据恢复出的三维信息重构出与图像对应的三维植物模型。然而，从单幅图像进行准确的三维重建通常是一个病态的问题，因此以往的基于单幅图像的树建模方法通常使用一些先验知识来推断三维树的形状，并根据预定于的先验知识指导三维植物模型的生成过程。目前基于单幅图像的技术，其假设树木正面轮廓和侧面轮廓具有高度的相似性，因此深度的获取是将图像中的树轮廓旋转近似90°获取的。这种基于图像建模方法使用非常简单二维到三维的转换规则，具体而言其因假设了正面轮廓和侧面轮廓具有相似性，因此其只能对非常规则的植物起到较好的建模效果，对于正面和侧面轮廓差异非常大的植物无法取得较好的结果。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何提供一种基于具有不规则轮廓的单幅图像的树木建模方法。

(二)本发明所采用的技术方案

一种基于单幅图像的树木建模方法，所述树木建模方法包括：

获取待重建单幅树木图像的树木边缘图和可见枝干图；

将所述树木边缘图和所述可见枝干图输入到预先训练好的条件生成对抗网络中，得到树木的轮廓深度图和枝干深度图；

根据所述轮廓深度图得到轮廓点云数据，并根据所述枝干深度图构建得到枝干三维骨架；

将所述轮廓点云数据和所述枝干三维骨架作为约束条件，按照预定的自组织过程式建模方法生成所述待重建单幅树木图像的三维树木模型。

优选地，所述待重建单幅树木图像为拍摄得到的真实树木二维图像，所述获取待重建单幅树木图像的树木边缘图的方法包括：

从所述待重建单幅树木图像中分割出树木区域图像；

对所述树木区域图像进行边缘提取，获得所述树木边缘图。

优选地，获取待重建单幅树木图像绘制的可见枝干图的方法包括为：

根据用户在显示有所述待重建单幅树木图像的图像编辑器上添加的枝干笔画生成所述可见枝干图。

优选地，所述树木建模方法还包括：

生成提醒用户在显示有所述待重建单幅树木图像的图像编辑器上添加的枝干笔画的指令。