[发明专利]一种基于多视角交互式的机械模型三维建模方法

摘要

本发明公开了一种基于多视角交互式的机械模型三维建模方法,该方法可以对输入图像中的机械模型进行逐个零件的三维结构重建，仅需要少量简单的用户输入操作即可实现多种复杂的机械零件的重建功能。该方法主要分为如三个步骤：1)交互地在照片中画出机械零件模型的二维轮廓，进而得到初步三维模型；2)根据机械零件几何信息优化初步模型；3)根据视频优化机械模型。本发明首次提出了基于点云信息，在二维图像中交互式的构建出三维机械模型的方法，实现了一系列的机械零件的建模功能，并且使用了多种用二维图像信息对三维模型的优化方法，效果优于现有方法，且具有交互简便、计算效率高等优点。

主权项

1.一种基于多视角交互式的机械模型三维建模方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对静态机械模型进行多视角拍照，获得多张照片，结合照相机的标定信息，使用SFM方法得到机械模型的粗糙点云信息，并将这些点云对应到多视角照片中的像素点上；(2)选择一张照片，用户用连续三笔在照片上勾画出每个机械零件的二维外轮廓，三笔由三条线{S1,S2,S3}和四个顶点{e1,e2,e3,e4}组成；(3)结合步骤(1)每张照片中的像素点和粗糙点云的对应信息、照相机的标定信息和机械零件自身的形状约束，通过投影计算得到步骤(2)中用户三笔勾画的机械零件的三维信息，从而得到初步建模模型；(4)探测步骤(3)得到的初步建模模型中机械零件间的几何关系，对初步建模模型的每个机械零件的坐标位置和几何形状进行优化，得到粗建模模型；(5)对步骤(4)得到的粗建模模型进行基于视频图像的优化，得到机械模型的三维模型；包括以下步骤：(5.1)驱动机械模型运动，同时对动态机械模型进行单视角视频拍摄；(5.2)计算粗建模模型运动驱动零件的运动参数；(5.3)设计粗建模模型和视频图像中真实机械模型匹配的评估方法；(5.4)探测粗建模模型中机械零件运动连接关系；(5.5)基于模拟退火算法和步骤(5.3)设计的评估方法对粗建模模型的坐标位置和几何形状进行进一步优化。