[发明专利]一种三维模型表面法向量估计方法及装置

权利要求书

1.一种基于多向动态规划和迭代多项式插值的三维模型表面法向量估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于平滑能量转移方程定义每个像素点的平滑度能量函数和状态转移变量，并基于深度及其梯度信息初始化能量函数和状态转移变量；

S2、基于路径平滑范数计算状态转移变量，判断是否引入邻域点来完成当前点的法向量估计；

S3、定义迭代多项式插值算法以及迭代梯度更新方程；

S4、针对多个方向的邻域点，基于迭代梯度更新方程，使用动态规划方法完成深度梯度的迭代优化更新；

S5、基于深度梯度，利用向量叉乘方法估计得到三维法向量。

2.根据权利要求1所述的一种基于多向动态规划和迭代多项式插值的三维模型表面法向量估计方法，其特征在于，所述平滑度能量函数为：

其中，为平滑能量转移方程，k代表当前迭代的次数，E表示平滑度能量函数，E＝[E_u,E_v]，E_u表示水平路径的平滑度能量函数，E_v表示垂直路径的平滑度能量函数，S为状态转移变量。

3.根据权利要求2所述的一种基于多向动态规划和迭代多项式插值的三维模型表面法向量估计方法，其特征在于，所述状态转移变量为：

其中，S为状态转移变量，用于描述下一次迭代时引入邻域点的位置，S＝[s_u,s_v]，s_u表示水平路径的状态转移变量，s_v表示水平路径的状态转移变量。

4.根据权利要求3所述的一种基于多向动态规划和迭代多项式插值的三维模型表面法向量估计方法，其特征在于，所述基于深度及其梯度信息初始化能量函数和状态转移变量为：

利用深度图二阶偏导定义前向差分算子和后向差分算子的权重η，并初始化深度梯度

其中，为初始化的深度梯度，°为哈达玛积，Z为深度，Δ_fZ为关于深度的前向一阶差分，Δ_bZ关于深度的后向一阶差分；

初始化平滑度能量函数和分别为相邻像素中和的最小值；

初始化状态转移变量S⁽⁰⁾为diag(η_u,η_v)。

5.根据权利要求1所述的一种基于多向动态规划和迭代多项式插值的三维模型表面法向量估计方法，其特征在于，所述路径平滑范数为：

其中，||·||_PS为路径平滑范数，f_xx，f_yy分别为函数f(x,y)的二阶偏导，为积分路径。

6.根据权利要求1所述的一种基于多向动态规划和迭代多项式插值的三维模型表面法向量估计方法，其特征在于，所述基于路径平滑范数计算状态转移变量的方法为：

其中，s_u表示水平路径的状态转移变量，s_v表示水平路径的状态转移变量，||·||_PS为路径平滑范数，Z为深度值，p为待求点坐标，为满足条件||p'-p||_∞≤1的所有像素点。