[发明专利]一种2D图像转3D图像的方法

说明书

一种2D图像转3D图像的方法，其特征在于：它包括以下步骤：（1）通过图像处理获得图像的二维点云数据，以及图像轮廓的二维点云数据；（2）利用图像的二维点云数据，重建三维模型点云数据；（3）利用轮廓环检测方法，获得侧面的三角网格表面；（4）利用贪婪投影算法，获得顶部和底部的三角网格表面；（5）将顶部、底部和侧面的三角网格表面合并后，输出3D图像文件。该2D图像转3D图像的方法模型网格化效率高且方便快速实现个性化设计。

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种2D图像转3D图像的方法。

背景技术

2D图像转3D图像的自动转换技术目前广泛应用于各行各业中，例如在木雕行业，随着木雕手段从手工雕刻逐渐向机器雕刻演进的过程中，使得木雕成品的展示不拘泥于图片、视频，更有了三维模型这一高阶形式，三维模型不仅能用于展示，也能通过软件转变为设备的机器代码，用于模型的实物复刻，能加速木雕的设计制作。在2D图像转3D图像的过程中，涉及图像的处理、点云重建、以及点云的网格化。

在点云的网格化中，常用的贪婪投影算法需对整个面进行最小k邻搜索，涉及的点集尺度为pi*r^2(pi为圆周率，r为半径)，因此模型网格化的效率非常低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种模型网格化效率较高的2D图像转3D图像的方法。

本发明的技术解决方案是：一种2D图像转3D图像的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）通过图像处理获得图像的二维点云数据，以及图像轮廓的二维点云数据；

（2）利用图像的二维点云数据，重建三维模型点云数据；

（3）利用轮廓环检测方法，获得侧面的三角网格表面；

（4）利用贪婪投影算法，获得顶部和底部的三角网格表面；

（5）将顶部、底部和侧面的三角网格表面合并后，输出3D图像文件。

采用上述方法后，本发明具有以下优点：本发明基于轮廓环检测方法来获取侧面的三角网格表面，可将点集缩小到尺度2*pi*r，故能加速简单曲面的生成，提高了模型的网格化效率，而基于贪婪投影算法来获取顶部和底部的三角网格表面，可以生成较为复杂的三角网片，两者的结合，不仅能加速整个模型的网格化进程，而且能获得较为精确的网格化表面。

作为优选，所述步骤（1）中通过图像处理获得图像及图像轮廓的二维点云数据的过程为：

步骤（1.1）：图片加载

利用imread()函数，将2D图像读入计算机内存，并存储于图像矩阵Mat中；

步骤（1.2）：图像矩阵灰度化

对步骤（1.1）所获取的图像矩阵Mat的RGB 三通道利用公式Gray = R*0.299+G*0.587+B*0.114进行处理，获得图像灰度矩阵，其中Gray为灰度值，R为红通道值，G为绿通道值，B为蓝通道值；

步骤（1.3）：图像灰度矩阵平滑处理

利用高斯平滑算法，对图像灰度矩阵进行处理，以使图像灰度矩阵中的灰度变化均匀；

步骤（1.4）：图像灰度矩阵二值化为图像的二维点云数据

对所获取的图像灰度矩阵设定一第一阈值，并依次判断图像灰度矩阵的各像素点的灰度值是否小于第一阈值，若是，则保留相应像素点的下标值，并将该下标值作为图像二维点云数据的X,Y值，以此获得图像的二维点云数据，同时将该像素点的灰度值设置为0，若否，则不保留，同时将该像素点的灰度值设置为255，下标值为各像素点在灰度矩阵中的横向、纵向标号；

步骤（1.5）：提取图像灰度矩阵的图像轮廓矩阵