[发明专利]一种基于单幅回转体图像文化遗址的三维重建方法

权利要求书

1.一种基于单幅回转体图像文化遗址的三维重建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，提取单张回转体图像中回转体的边缘轮廓线，得到回转体的边缘轮廓图像；

步骤2，将经步骤1得到回转体的边缘轮廓图像进行旋转纠正：

步骤2.1，扫描经步骤1得到的回转体边缘轮廓图像，然后求出回转体边缘轮廓图像的极点坐标；

步骤2.2，在经步骤2.1得到的极点坐标之间根据回转体边缘轮廓选取若干坐标点；

步骤2.3，将经步骤2.2选取的若干坐标点进行椭圆拟合，得到拟合椭圆方程：

在原始测得的N(N≥5)组数据(x_i，y_i)，(i＝1,2,3,…,N)中，根据椭圆方程通式和最小二乘法原理，x_i和y_i分别就是i点的x轴坐标和y轴坐标； 这里是对i个点进行拟合，求目标函数：

的偏导数均为零，得到以下方程组：

公式(2)可以写为：

则计算即可得到拟合系数(A，B，C，D，E)，然后求解参数x₀，y₀，a，b，q：

其中x₀和y₀为椭圆的中心点坐标，a为椭圆的长轴，b为椭圆的短轴，q为倾斜的弧度；

步骤2.4，计算经步骤2.3得到的拟合椭圆方程的参数，利用倾斜弧度q求出回转体边缘轮廓图像的旋转角，并进行判断纠正；

步骤3，将经步骤2纠正后的回转体的边缘轮廓图像进行透视变换，还原回转体正面平行投影的轮廓图像；

步骤4，将经步骤3还原得到的回转体正面平行投影的轮廓图像进行点云三维重建。

2.根据权利要求1所述的一种基于单幅回转体图像文化遗址的三维重建方法，其特征在于，所述步骤1具体为：首先将RGB彩色图像转化为灰度图像，然后通过Otsu’s算法对其进行二值化，得到有噪声的二值化图像，然后使用中值滤波对二值化图像进行去噪，最后使用Canny边缘检测算法，得到回转体边缘轮廓图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于单幅回转体图像文化遗址的三维重建方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤3.1，将经步骤2纠正后的回转体的边缘轮廓图像进行重新拟合椭圆方程，重复步骤2.3计算出新的拟合椭圆方程的参数；

步骤3.2，利用经步骤3.1计算出的椭圆方程求出回转体的边缘轮廓图像中上椭圆长轴的左右坐标点；

步骤3.3，然后根据步骤3.1计算出透视变换前后的坐标，然后使用OpenCV相应透视变换的库来进行透视变换，得到椭圆的方程的row坐标与col坐标。

4.根据权利要求3所述的一种基于单幅回转体图像文化遗址的三维重建方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

步骤4.1，将经步骤3透视变换后的回转体的边缘轮廓图像再次进行步骤2.3的拟合椭圆方程，得出透视变换后上下椭圆的拟合椭圆方程；

步骤4.2，利用经步骤4.1得到的上下椭圆的拟合椭圆方程，从透视变换后回转体的边缘轮廓图像的上椭圆的方程的row坐标到下椭圆方程的row坐标，在回转体的边缘轮廓图像中从左到右遍历图片，将扫描得到的坐标，依次保存到数组中；

步骤4.3，然后利用透视变换后回转体的边缘轮廓图像中垂线的col坐标依次减去经步骤4.2得到的数组，得出回转体的边缘轮廓图像的半径数组；

步骤4.4，利用经步骤4.3得出回转体的边缘轮廓图像的半径数组导入三维绘图软件或者三维绘图工具包进行自动化脚本的编写，最后得到重建后的三维回转体图像。