[发明专利]一种真实感三维彩色纹理重建方法

说明书

本发明提供一种真实感三维彩色纹理重建方法，包括：预标定三维传感器以及彩色纹理相机的系统参数；获取多视角三维图像与二维彩色纹理图像；利用所述多视角三维图像生成三维网格模型；由所述系统参数建立各个视角下所述二维彩色纹理图像与所述三维网格模型之间的映射关系；基于所述映射关系进行纹理融合得到融合图像以实现整体三维模型的彩色纹理重建；根据所述映射关系生成对应的纹理贴图。本发明通过引入复合权重参数来评价纹理颜色的置信度。通过对投影纹理图像进行加权平均，可以消除纹理的不连续性。对于不精确的几何图形，引入了表示两幅图像结构相似性的双向相似性函数来校正不一致，生成真实感纹理。

技术领域

本发明属于电子技术领域，更具体地说，是涉及一种真实感三维彩色纹理重建方法。

背景技术

三维测量技术在城市测量、人体测量、原型制作等多个行业和学科中得到了广泛的应用，光学三维测量技术为获取三维图像提供了一种灵活的方法。随着电荷耦合器件(CCD)、数字光处理(DLP)投影仪等高性能光电器件的发展，光学三维测量可以获得高灵敏度、高速度的数据。通过动态空间变化图案照明的结构光三维测量技术在三维测量系统中得到了广泛的应用，图案可以是周期性条纹、二维网格或随机斑点。物体的几何形状被扭曲的结构光图案编码以期从捕捉到的图像中准确地解调出来。

然而，三维几何测量无法解决颜色问题。一般情况下，多视图图像被捕获用于几何曲面上的映射，以生成独立于几何重构的颜色信息。几何形状或相机姿势的任何误差都可能导致映射难以对齐，不同视图之间的不一致照明可能导致颜色不真实，上述问题将导致纹理伪影，如模糊、重影和颜色不连续。

为了解决上述问题，目前已提出了多种纹理重建方法。通过在空间域或频率域中进行图像融合可以提升颜色的一致性，但这些方法是以牺牲图像清晰度为代价来实现的。利用马尔可夫随机场优化方法进行图像拼接是避免图像退化的另一种方法，然而可见的接缝并不能完全消除。后处理通常用于调整接缝处纹理块的颜色，如泊松融合法、热扩散法和其他颜色调整方法。通过优化摄像机姿态可以用来纠正对齐不准的现象，如手动摄像机校准、基于互信息的方法和最大化颜色一致性的方法等。有些方法通过使用非刚性校准技术校正输入图像来处理偏差。例如，引入了用于图像扭曲的光流方法来解决图像偏差问题。另外，超分辨率方法已被提出，以克服模糊问题。最近的一种方法提出了一种基于补丁的多幅图像纹理映射优化方法。在上述方法中，虽然采用了多种手段来消除各种伪影，但均需要人工参与从而降低了效率。

为了解决上述问题中的至少一种，本文提出了一种真实感三维彩色纹理重建方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种真实感三维彩色纹理重建方法，其特征在于，包括：预标定三维传感器以及彩色纹理相机的系统参数；获取多视角三维图像与二维彩色纹理图像；利用所述多视角三维图像生成三维网格模型；由所述系统参数建立各个视角下所述二维彩色纹理图像与所述三维网格模型之间的映射关系；基于所述映射关系进行纹理融合得到融合图像以实现整体三维模型的彩色纹理重建；根据所述映射关系生成对应的纹理贴图。

在一些实施例中，所述纹理融合是通过深度数据定义复合权重的方法评估每个纹理像素的置信度，并根据各个视角下的置信度进行加权平均以计算融合结果。所述复合权重由下式计算获得：

f(x_k)＝f_norm(x_k)·f_depth(x_k)·f_edge(x_k)

其中，法线权重深度权重边缘权重且每项权重经过归一化，取值范围为[0,1]。所述法线权重中的系数取值为：a＝0.1，b＝50°，所述深度权重中的系数取值为：a＝0.4，b＝50mm，d₀＝55mm，所述边缘权重中的系数取值为：a＝-0.08，b＝50mm。