[发明专利]基于挤压物体图像的三维建模方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形技术领域，具体涉及一种基于挤压物体图像的三维建模方法及系统。

背景技术

三维模型建模是计算机图形学技术领域的重要组成部分。随着数码相机和互联网公开图像库的普及，一种常见的建模方法便是利用单张图像对图像中的物体进行重新建模。尽管人类的视觉系统可以很容易感知出二维图片中物体的三维几何形状，但仅凭计算机算法还是很难从单张图片中恢复出准确可用的三维模型。因此将用户的意图与计算机算法有效结合并设计友好的用户界面就显得尤为重要。

目前一种技术方案要求用户输入三维的辅助信息。需要用户直接在图像上输入深度图信息，以此来帮助恢复场景。这类方法所需的用户交互不仅十分耗时，而且对于初学者用户来说也很具挑战性。鉴于让用户输入三维信息的困难性，另一种方案改为令用户描画图像中物体的二维轮廓图，在此基础上通过计算机算法来重建三维模型。描画完整的二维轮廓图是一项冗长繁重而且容易出错的任务。为了简化用户的输入，一些技术方案允许用户只提供一个粗略的轮廓草图，并利用该轮廓草图从已有的模型数据库中检索类似的模型，尽管这些技术方案使用起来很便利，但它们无法准确恢复出与图片中物体相同的三维模型。

综上，目前能够准确从图像中创建的物体类型还很有限，针对现有带棱的一些挤压类物体，通过上述方法并不能够准确建模。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于挤压物体图像的三维建模方法及系统，实现了利用挤压物体的二维图像对图像中的挤压类物体进行三维建模。

第一方面，本发明提供一种基于挤压物体图像的三维建模方法，包括：

提取待建模物体图像的边缘曲线，根据所述边缘曲线获取所述待建模物体图像的底面轮廓，确定所述待建模物体的棱；

确定所述棱的三维方向；

根据所述棱的三维方向，获取所述待建模物体的三维空间位置，并通过所述待建模物体的三维空间位置构建所述待建模物体的模型。

可选的，所述确定所述棱的三维方向，包括：

对所述棱所在的三维方向采样，得到所述三维方向的初值；

获取所述底面轮廓中的直线段及采样点；

通过所述底面轮廓中的直线段及采样点对所述三维方向的初值进行优化，并确定所述棱的三维方向。

可选的，利用所述底面轮廓中的直线段及采样点通过方向准则对所述三维方向的初值进行优化；

所述方向准则包括：平行准则、垂直准则、局部对称准则和图像匹配准则。

可选的，所述方法还包括：

若所述待建模物体由单个挤压形体组成，则根据所述棱的三维方向，获取所述待建模物体的三维空间位置；

若所述待建模物体由多个挤压形体组成，则根据已建模后的挤压形体经三维平移、旋转、和/或镜面对称均可得到待建模物体的其他挤压形体，或者，根据待建模物体图像其他部分的底面轮廓及其对应的棱，并通过所述棱的三维方向，获取所述其他多个挤压形体的三维空间位置；

检测所述多个挤压形体的棱的三维方向的垂直及平行关系，获取所述多个挤压形体间的相对位置关系，构建所述待建模物体的模型。

可选的，所述若所述待建模物体由多个挤压形体组成，则根据已建模后的挤压形体经三维平移、旋转、和/或镜面对称均可得到待建模物体的其他挤压形体，或者，根据待建模物体图像其他部分的底面轮廓及其对应的棱，并通过所述棱的三维方向，获取所述其他多个挤压形体的三维空间位置，包括：

若所述待建模物体由多个挤压形体组成，且由已建模后的挤压形体经三维平移、旋转、和/或镜面对称均可得到待建模物体的其他挤压形体，则根据建模后的多个挤压形体通过优化获取多个挤压形体的三维空间位置；

若所述待建模物体由多个挤压形体组成，且由已建模后的挤压形体经三维平移、旋转、和/或镜面对称得不到待建模物体的其他挤压形体，根据待建模物体图像其他部分的底面轮廓及其对应的棱，并通过所述棱的三维方向，获取所述其他多个挤压形体的三维空间位置。

可选的，所述对所述三维方向的初值进行优化，并确定所述棱的三维方向，用于使构建后的所述待建模物体的挤压形体的底面形状与所述待建模物体图像满足平行、垂直、和/或对称的关系，同时使构建后的所述待建模物体的挤压形体的顶面投影的平面图像与所述待建模物体图像一致。