[发明专利]用于从二维图像中恢复三维粒子系统的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及计算机图形处理和显示系统，更具体地，涉及 一种用于从二维(2D)图像中恢复三维(3D)粒子系统的系统和方法。

背景技术

长期以来，从单幅图像中恢复三维(3D)几何形状在计算机视觉 计算机图形学中是一个持续存在的问题。当前技术仅处理从多边形网 格形式的二维(2D)图像中恢复立体或可变形对象的几何形状。现有 技术不能处理模糊对象(fuzzy object)(例如，火、草、树、水等)的 3D几何形状的恢复，特别是恢复可能产生图像中的2D模糊对象的粒子 系统。

对未来的影片制作系统而言，从2D图像中恢复3D信息十分重要。 重要应用之一是，从单幅2D图像重构场景的3D几何形状，该过程被称 作2D至3D转换。由于根据2D来恢复3D是一个不适定问题，精确的3D 重构需要人的交互。这样的半自动方法已使用在由加利福尼亚 Westlake Village的一家名为In-Three的公司开发的2D至3D转换系统 中，该系统专门用于根据常规2D影片来制作立体影片。在2001年3月 27日授权给Kaye的美国专利No.6,208,348中描述了该2D至3D转换系 统。在2D至3D的过程中，几何尺寸专家必须创建与输入图像中对象相 匹配的3D几何形状或立体对。对人类编辑者而言，很容易创建或修改 如建筑物和人体之类的立体或可变形对象的几何形状，但是该过程非 常耗时，并且对人类编辑者而言很难创建与2D图像中如树和云等模糊 对象相匹配的3D几何形状。

尽管在单视点3D几何形状恢复方面已存在大量现有技术，但是， 似乎极少关注从2D图像中恢复模糊对象的3D几何形状。因此，需要一 种用于从2D图像中恢复模糊对象的3D几何形状的系统和方法。

发明内容

本公开提供了一种用于从二维(2D)图像中恢复三维(3D)粒 子系统的系统和方法。本公开的几何形状重构系统和方法从2D图像中 恢复表示模糊对象的几何形状的3D粒子系统。所述几何形状重构系统 和方法识别2D图像中的模糊对象，从而可以由粒子系统产生所述模糊 对象。模糊对象的识别可以通过利用编辑工具描绘包含模糊对象的区 域的轮廓来手动完成，或者通过自动检测算法完成。然后，对这些模 糊对象进行进一步分析，以开发用于将其与粒子系统库相匹配的准则。 通过以帧和时间方式(即图像的顺序序列)来分析图像段的光特性和 表面特性来确定最佳匹配。所述系统和方法模拟并对从库中选择的粒 子系统进行渲染(rendering)，然后将渲染结果与图像中的模糊对象进 行比较。本发明的系统和方法将根据特定匹配准则来确定粒子系统是 否是良好匹配。

根据本发明的一个方面，一种三维(3D)重构方法包括：识别二 维(2D)图像中的模糊对象；从多个预定粒子系统中选择与预定模糊 对象相关的粒子系统；模拟所选的粒子系统；对所模拟的粒子系统进 行渲染；将所渲染的粒子系统与2D图像中所识别的模糊对象进行比 较；其中，如果比较结果小于预定阈值，则接受所选的粒子系统来表 示所识别的模糊对象的几何形状。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于对来自二维(2D)图像 的模糊对象进行三维(3D)重构的系统。所述系统包括后处理设备， 被配置用于重构来自至少一幅2D图像的模糊对象的三维模型，所述后 处理设备包括：对象检测器，被配置用于识别2D图像中的至少一个模 糊对象；粒子系统产生器，被配置用于产生和模拟粒子系统；粒子渲 染器，被配置用于对所产生的粒子系统进行渲染；以及重构模块，被 配置用于从多个预定粒子系统中选择与预定模糊对象相关的粒子系 统、将所渲染的粒子系统与2D图像中所识别的至少一个模糊对象进行 比较、并在比较结果小于预定阈值的情况下存储所选的粒子系统，其 中，所存储的粒子系统表示所识别的至少一个模糊对象的恢复后的几 何形状。

在本发明的另一方面中，提供了一种机器可读的程序存储设备， 所述程序设备有形地实现机器可执行的指令程序，以执行用于从二维 (2D)图像中恢复三维(3D)粒子系统的方法步骤，所述方法包括： 识别二维(2D)图像中的模糊对象；从多个预定粒子系统中选择与预 定模糊对象相关的粒子系统；模拟所选的粒子系统；对所模拟的粒子 系统进行渲染；将所渲染的粒子系统与2D图像中所识别的模糊对象进 行比较；以及如果比较结果小于预定阈值，则存储所选的粒子系统， 其中，所存储的粒子系统表示模糊对象的恢复后的几何形状。

附图说明