[发明专利]一种小行星3D模拟模型立体重建方法

说明书

本发明公开了一种小行星3D模拟模型立体重建方法，获取在不同光照角度、不同3D小行星模拟模型的旋转角度下视觉相机采集的3D小行星模拟模型图片,获取在不同条件下的3D小行星模拟模型图片并生成对应mask图片，mask图片进行光度立体重建，计算3D小行星模拟模型的表面反照率和3D小行星模拟模型的表面深度，生成不同角度的光度立体模型maplet，使用ICP特征匹配融合不同角度的3D小行星模拟模型，获得3D小行星模拟模型的多视角光度立体三维模型；本发明模拟生成小行星光度立体三维重建所需数据，解决小行星数据不足的问题，提出融合多角度的光度立体模型maplet，在恢复表面细节的同时可以观察整体结构。

技术领域

本发明涉及一种小行星3D模拟模型立体重建方法，属于计算机视觉技术领域。

背景技术

光度立体重建技术一直以来在工业上用于表面检测，因其对于表面纹理细节检测的敏锐性，利用阴影可方便快速的检测物体表面的缺口或凹痕，近年来也逐渐用于三维重建恢复表面纹理。

虚拟现实技术作为仿真技术的一个重要组成部分，由计算机图形学、计算机仿真技术、人机交互技术、多媒体信息处理技术和信息传感技术等多种技术有机融合，是一种依靠计算机网络与信息传感处理而进行运算的交叉性虚拟技术。

三维重建对于人类探索外太空而言一直是一项非常重要的技术，特别是对于星体的研究。针对小行星的探索一直以来都是我国航天业不断发展的项目，但由于获取小行星图像数据面临着重重困难，导致能够用于小行星三维重建的数据非常有限，一直以来都是小行星三维建模的一个难题。此外，传统的三维重建方法对于表面细节的捕捉不够的问题也一直存在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种小行星3D模拟模型立体重建方法。

为达到上述目的，本发明提供

一种小行星3D模拟模型立体重建方法，包括：

获取在不同光照角度、不同3D小行星模拟模型的旋转角度下视觉相机采集的3D小行星模拟模型图片；

基于视觉相机采集的3D小行星模拟模型图片生成对应的mask图片；

使用mask图片进行光度立体重建，计算3D小行星模拟模型表面反照率和3D小行星模拟模型表面深度，生成不同角度下的光度立体模型maplet；

获取激光相机采集的不同角度的3D小行星模拟模型的激光点云数据，根据视觉相机和激光相机的相对位姿，将激光点云数据变换到视觉相机每个角度的成像平面，得到对应的稀疏深度图；

稀疏深度图约束真实稠密深度图的全局深度，光度立体模型maplet恢复真实稠密深度图的局部表面，通过拉普拉斯表面变形方法计算稀疏深度图的真实表面，获得视觉相机每个角度下的真实稠密深度图；

将视觉相机每个角度下的真实稠密深度图转换为三维点云，根据各个视角的相对位姿拼接三维点云获得完整的点云模型，对点云模型进行滤波处理，重建完整的模型表面。

优先地，更改光照角度和3D小行星模拟模型的旋转角度，获取在不同光照角度、不同3D小行星模拟模型的旋转角度下视觉相机采集的3D小行星模拟模型图片，包括：

选取不同3D小行星模拟模型的旋转角度，通过视觉相机采集不同3D小行星模拟模型的旋转角度下的3D小行星模拟模型图片；

固定一个3D小行星模拟模型的旋转角度，改变光照角度，通过视觉相机采集不同光照角度下的3D小行星模拟模型图片。

优先地，3D小行星模拟模型旋转角度数量至少为六个；

每个固定的3D小行星模拟模型旋转角度下的光照角度数量至少为三个。

优先地，其特征在于基于3D小行星模拟模型图片生成对应的mask图片，包括：