[发明专利]一种三维重建方法及系统

说明书

本发明公开了一种三维重建方法，包括：获取有投影特征时的场景图像作为第一图像，其中，投影特征为光源发生器在场景中投影光形成的特征；获取无投影特征时的场景图像作为第二图像；采用第一图像构建三维网格模型；采用第二图像对三维网格模型进行纹理映射，完成三维重建。本发明还公开了实现上述三维重建方法的系统。本发明通过光源发生器投影在场景中的光形成的投影特征提取特征点，操作便捷，并能保证难以提取特征点的场景能完成三维重建。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术，具体是一种三维重建方法及系统。

背景技术

随着计算机技术和图像处理技术的不断发展，构建反映真实世界中某场景或物体的三维重建技术应用越来越广泛。目前的三维重建技术中，利用二维图像重建三维图像已经成为十分常用的手段，在整个过程中，二维图像特征点的提取与匹配是十分重要的一环。依据目前广泛应用的SIFT特征检测算法，该过程主要分为构建尺度空间、极值检测、特征点定位、特征方向赋值、特征点描述和特征点匹配等步骤。根据算法特性，二维图像上存在复杂纹理、轮廓、边界等形态时，将更容易对特征点进行定位和描述。

然而，在实际作业中，许多场景的二维图像很难找到特征点，如白墙、大玻璃、纯色瓷砖等纯色场景，或者图形大面积有规律重复出现的场景，就无法提取特征点，进而无法通过特征点完成三维重建。因上述难以提取二维图像特征点的场景在实际生活中十分常见，目前解决这些场景的三维重建不能采用基于二维图像特征点的方式，只能采用其它技术手段实现。

发明内容

本发明的目的在于解决难以提取二维图像特征点的场景不能采用基于特征点的方式进行三维重建的问题，提供了一种三维重建方法，其通过光源发生器投影在场景中的光形成的投影特征提取特征点，操作便捷，并能保证难以提取特征点的场景能完成三维重建。本发明还公开了实现上述三维重建方法的系统。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：一种三维重建方法，包括：

获取有投影特征时的场景图像作为第一图像，所述投影特征为光源发生器在场景中投影光形成的特征；

获取无投影特征时的场景图像作为第二图像；

采用所述第一图像构建三维网格模型；

采用所述第二图像对三维网格模型进行纹理映射，完成三维重建。其中，纹理映射即纹理的自动提取和贴图，可以把纹理图像粘贴到模型表面上，并使纹理在变换时与所附着的平面保持适当的关系。其本质是建立二维纹理空间点到三维物空间物体表面点的对应关系，将二维空间点对应的颜色值或灰度值映射到三维物体表面，得到符合真实色彩视觉的三维模型。

本发明在具体实施时，对于缺少特征点的场景，也可采用人为添加图像替换光源发生器在场景中生成特征图像，即在场景中人为贴一些特殊图形，将特殊图形作为特征，以便后期从二维图像中通过添加图像提取特征点，但该种方式，场景越大，需要贴的图形越多，采用人为贴图方式，十分麻烦。本发明通过光源发生器在缺少特征点的场景投影的光形成投影特征提取特征点，光在场景中形成多个图像，获取第一图像时这些图像连同场景一起包括在内，通过这些图像提取特征点，操作便捷，解决了难以提取特征点的场景三维重建问题。

本发明采用第一图像构建三维网格模型、采用第二图像对三维网格模型进行纹理映射均可采用现有技术实现，因三维模型中需要得到场景的实际情况，因此要作为最终的产品输出，还需要在三维模型中把这些作为特征的图像去掉。特征点主要在白模构建阶段(即三维网格模型构建阶段)会用到，贴图阶段(即纹理映射阶段)不会用到，因此本发明采用有投影特征的场景图像构建白模，无投影特征的场景图像作为贴图数据，即可避免重建的三维模型带有特征图像。