[发明专利]一种基于场景稀疏特征的三维重建方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于场景稀疏特征的三维重建方法、装置及存储介质，其中方法包括：获取城市场景的多视角图像；根据相机的运动方向和场景的重力矢量计算得到多视角图像的地平面法线；将多视角图像中同一个公共垂直立面上的三维点投影到一条线上，计算在0°到90°均匀采样的旋转向量，根据旋转向量确定多视角图像的立面法线；分别以地平面法线和立面法线为扫描方向，对多视角图像扫描得到每一扫描方向的平面族；筛选出平面族中的场景稀疏特征，基于场景稀疏特征提取多视角图像的深度图，根据深度图构建目标场景的三维模型。本发明能够有效减少需要扫描的平面数量，从而能够有效提高三维重建的效率。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是涉及一种三维重建方法、装置及存储介质。

背景技术

大规模场景三维建模与表现是在计算机视觉技术、计算机图形学技术、数字图像处理技术、虚拟现实技术等学科迅猛发展的基础上产生的一种新型技术，已经广泛应用与军事训练、影视动画、电脑游戏等领域。例如，在军事领域,大规模场景三维重建技术能够虚拟仿真一个在时间和空间上相互耦合的大规模虚拟战场环境，基于该环境能够以较低成本完成军事人员的训练、武器系统的性能评估以及作战方案的演练。演习在大规模仿真环境中实施真实感强的对抗演习，每次演习节约数十亿美元成本，而且大大提高了演习的效率。在民用领域，大规模场景三维建模可用于城市的生态环境监测、智能交通仿真、智慧建筑工地等诸多领域。

随着数字图像采集和处理技术的发展，基于图像的三维重建技术成为恢复场景三维结构的主流方法之一，广泛应用于城市规划、智慧工地、环保监测、国土资源管理、特情处置等领域。现有的三维重建方法通常为以已知内外参数的多幅数字图像为输入，重建出真实世界中实际场景的三维模型，但是现有的三维重建方法需要扫描较大数量的平面，以充分采样视差范围，导致三维重建的效率较低。

发明内容

本发明提供了一种三维重建方法、装置及存储介质，以解决现有的三维重建方法需要输入过多数量的图像，导致三维重建的计算效率较低的技术问题。

本发明的实施例提供了一种基于场景稀疏特征的三维重建方法，包括：

获取城市场景的多视角图像；

根据相机的运动方向和场景的重力矢量计算得到所述多视角图像的地平面法线；

将所述多视角图像中同一个公共垂直立面上的三维点投影到一条线上，计算在0°到90°均匀采样的旋转向量，根据所述旋转向量确定所述多视角图像的立面法线；

分别以所述地平面法线和立面法线为扫描方向，对所述多视角图像扫描得到每一扫描方向的平面族；

筛选出所述平面族中的场景稀疏特征，基于所述场景稀疏特征提取所述多视角图像的深度图，根据所述深度图构建目标场景的三维模型。

进一步的，所述根据相机的运动方向和场景的重力矢量计算得到所述多视角图像的地平面法线，包括：

利用运动恢复结构计算得到相机的运动方向，从惯性导航系统传感器的数据中解析得到场景的重力矢量；

地平面法线的计算公式为：

其中，G为地平面法线，V为场景的重力矢量，M为相机的运动方向。

进一步的，所述根据所述旋转向量确定所述多视角图像的立面法线，包括：

根据所述旋转向量构造第一直方图和第二直方图；

计算所述第一直方图的和所述第二直方图的熵值，将熵值最小的直方图对应的旋转向量作为所述多视角图像的立面法线。

进一步的，所述分别以所述地平面法线和立面法线为扫描方向，对所述多视角图像扫描得到每一扫描方向的平面族，包括：

所述平面族定义为：