[发明专利]一种基于图像重建三维数据的法线采样重算法

摘要

一种基于图像重建三维数据的法线采样重算法，属于三维数据处理和数字图像处理领域，解决光学三维测量过程中数据重采样问题。采样过程为：预设采样等级和阈值，不同的等级具有不同的疏密度；建立数字图像像素点与三维数据点的对应关系表；自适应建立哈希表，并对每一个哈希表元素都计算一个法线，哈希表中每一个数据点的法线都用对应的哈希表的法线代替，利用区域内的法线依次点积，并求和值；根据和值的大小判断采样等级，结合数字图像像素点与三维数据点的对应关系表建立相应的采样查找表，查找表的值由预设的采样等级对应确定；最后根据建立的采样查找表对三维数据进行采样。本发明具有效率高、用最少的数据点描述区域特征而不使特征丢失，采样区域划分精确、采样等级设置灵活、易于实现等优势。

主权项

1.一种基于图像重建三维数据的法线重采样方法，该方法借助于电脑管理软件利用光学三维测量系统所拍摄的图像计算所获得的三维数据点与图像的像素点具有对应关系实现的，其特征在于：该方法的具体实现步骤是：（1）在满足设计精度要求的条件下，依据图像显示的实物立体几何特征，按像素点重采样的疏密度设定像素点重采样区域的级别和不需要重采样的忽略区域，同时设定像素点重采样区域的级别标识码1-N和不同级别重采样区域的阈值，设置不需要重采样的忽略区域标识码0，重采样区域的级别设置原则是，对于图像中，平面区域、曲面平滑过度区域或曲面突变区域等可以代表区域特征像素点疏密度确定像素点重采样区域的级别；（2）依据光学三维测量系统所拍摄的图像计算所得的每个三维数据点与图像的像素点之间的对应关系，建立数字图像上所有参与计算三维数据的像素点与计算所得的三维数据点之间的对应关系列表；（3）、依据所有三维数据点，获得三维数据的外接包围盒，该包围盒平行于坐标系的三个坐标轴，根据包围盒的大小和包围盒内数据量大小将三维数据点自适应分割成大小相等的长方体，长方体在X、Y坐标轴方向上的边长为，其中、和为包围盒在三个坐标轴方向上的边长，n为包围盒内三维数据点总数，依次建立每一个长方体对应的哈希表元素；（4）、根据步骤（3）建立的哈希表元素内的数据点构造协方差矩阵，利用反幂法计算矩阵的按模最小特征值对应的特征向量，用此特征向量近似代替对应哈希表内所有数据点的真实法线，单位化法线并按对应顺序存储；（5）、建立与图像所有像素点一一对应的重采样区域查找表，重采样区域查找表建立是采用，首先假设所有区域均为不需要重采样的忽略区域，并设定初值为0，根据每个哈希表对应的法线，分别计算出该哈希表对应的法线与周围n×n个范围内的哈希表对应的单位法线的点积，并求和值，将其和值与n×n数值比较，将比较结果利用不同级别重采样区域的阈值进行判断，判断结果确定该哈希表对应的所有数据点对应的重采样区域的级别，并根据步骤（2）所建立数字图像上所有参与计算三维数据的像素点与计算所得的三维数据点之间的对应关系表，标定该哈希表内的全部数据点同时在该查找表对应位置上的重采样区域的级别标识码；（6）、根据（5）所建立的采样区域查找表，对相应区域内的三维数据进行不同级别的采样。