專利名稱：一種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是三維模型生成與管理的裝置，具體涉及的是一種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著三維掃描設備和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，三維模型大量產(chǎn)生與廣泛傳播已經(jīng)成為了必然趨勢，這也是三維動畫設計、影視制作、游戲開發(fā)等行業(yè)的需求。但是在三維模型生成過程中，還存在兩個問題沒有被解決，一是雖然目前基于激光掃描技術(shù)的三維建模能夠有效恢復出具有準確幾何信息和照片真實感的三維模型，符合高精度的要求，但是高精度三維激光掃描儀系統(tǒng)價格昂貴，這就潛在的限制了用戶制作高精度三維模型的速度；二是如何有效的對大量的三維模型數(shù)據(jù)提供準確、高速、界面友好的檢索手段，當前的互聯(lián)網(wǎng)三維模型數(shù)據(jù)庫主要為用戶提供的是基于文本標簽的檢索方式，但是這要求大量的標注員人工生成這些反映模型內(nèi)容的標注詞，帶來繁瑣的工作量的同時，也導致了標注詞的不完整、不準確，這限制了三維模型的傳播速度。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)，它用于解決目前基于文本標簽的檢索方式檢索三維模型比較繁瑣的問題。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)包括操作臺、標定板、CCD攝像機、線激光發(fā)射器、計算機，標定板放置在操作臺上，CCD攝像機和線激光發(fā)射器放置在標定板的正前方，CCD攝像機連接計算機，計算機與互聯(lián)網(wǎng)連接；計算機內(nèi)安裝有三維模型生成單元、自動標注單元；三維模型生成單元由攝像機標定模塊、激光線中心提取模塊、點云匹配模塊、網(wǎng)格模型生成模塊、三維模型顯示模塊依次連接構(gòu)成；自動標注單元由三維模型特征抽取模塊、三維模型下載模塊、測度學習模塊、多語義標注詞生成模塊、標注詞自動檢索模塊依次連接構(gòu)成。本實用新型具有以下有益效果I、本實用新型利用標定板、攝像頭、線激光發(fā)射器和配置有相應處理功能的計算機來完成中短距離、適用于室內(nèi)環(huán)境的三維模型掃描，成本低廉。同時通過提取三維模型特征描述符，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)三維模型庫完成三維模型的漢字語義標簽的自動生成，該系統(tǒng)解決了低成本三維模型生成問題。2、本實用新型的自動標注功能可代替人工標注，獲得更精確、更客觀的標注詞，方便了三維模型檢索與管理，用戶掃描一個三維模型，通過標注詞自動檢索，可以獲得更多的和和被掃描的物體具有不同姿態(tài)的三維模型，大大加快了三維模型生成速度，提高了工作效率。3、本實用新型模型掃描速度快，精度高，標注準確率高的特點，并且該系統(tǒng)可以完成多樣性三維模型批量生成。

[0012]圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的原理方框圖。I.操作臺，2.標定板，3.被掃描物體，4. C⑶攝像機，5.線激光發(fā)射器，6.計算機。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明結(jié)合圖I、圖2所示，這種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)包括操作臺I、標定板2、CXD攝像機4、線激光發(fā)射器5、計算機6，標定板2放置在操作臺I上，CXD攝像機4和線激光發(fā)射器5放置在標定板2的正前方，CXD攝像機4連接計算機6，計算機6與互聯(lián)網(wǎng)連接；標定板2為兩塊相交的板，標定板2上貼有標志點，操作臺I、標定板2、(XD攝像機4、 線激光發(fā)射器5用于采集被掃描物體3的圖像信息，采集被掃描物體3的圖像信息時，將被掃描物體3與CCD攝像機4相對放置，標定板2放置在被掃描物體3后面；計算機6內(nèi)安裝有三維模型生成單元、自動標注單元；三維模型生成單元由攝像機標定模塊、激光線中心提取模塊、點云匹配模塊、網(wǎng)格模型生成模塊、三維模型顯示模塊依次連接構(gòu)成，三維模型生成單元用于獲取三維數(shù)據(jù)；自動標注單元由三維模型特征抽取模塊、三維模型下載模塊、測度學習模塊、多語義標注詞生成模塊、標注詞自動檢索模塊依次連接構(gòu)成，自動標注單元用于給出所掃描模型的漢字標注詞集合并返回標注詞相似的三維模型。本實用新型的工作過程第一步，對三維模型掃描。被掃描物體3背后放置兩塊相交的標定板2，標定板2上貼有標志點。將攝像頭對準標定板2，調(diào)好焦距，然后拍攝一幅圖片，攝攝像機標定模塊通過與其相連的計算機6上的軟件標定算法得到相機的內(nèi)外參數(shù)，進而獲得標定矩陣。將被掃描物體3放在兩塊板前面的空位置上，同時保證攝像頭的位置不動，線激光發(fā)射器5進行掃描，攝像頭對這一過程進行拍攝。與攝像頭相連的上的軟件系統(tǒng)同步處理攝像頭采集的每一幀圖像，激光線中心提取模塊求得激光與被掃描物體相交的光條中心坐標，進而獲得被掃描物體的三維坐標，即掃描物體的一個曲面點云。將被掃描物體旋轉(zhuǎn)一個角度，重復上面的兩步，可得到被掃描物體另外一個方向上的曲面點云。通過多次旋轉(zhuǎn)一定的角度，多次重復上面兩步的掃描過程，可獲得被掃描物體不同方向上的曲面點云。點云匹配模塊將這些曲面點云匹配成一個完整的三維模型點云。網(wǎng)格模型生成模塊讀取生成的完整點云數(shù)據(jù)，生成模型的網(wǎng)格化文件，即被掃描物體的MESH結(jié)構(gòu)，兵馬俑三維模型即生成，之后三維模型顯示模塊在計算機屏幕上顯示掃描的三維模型。第二步，對上步生成的三維模型進行標注。三維模型特征抽取模塊讀取網(wǎng)格數(shù)據(jù)、提取三維模型底層特征(幾何特征、統(tǒng)計特征)，并進行降維處理；三維模型下載模塊是一個守護程序，任務是訪問開放的網(wǎng)絡3D模型庫，將互聯(lián)網(wǎng)三維模型文件的網(wǎng)絡地址、語義標簽和抽取的三維特征存儲于計算機；測度學習模塊采用測度學習方法學習三維模型特征空間的距離度量函數(shù)；多語義標注詞生成模塊利用學習到的距離度量函數(shù)求得三維模型相似度，生成三維模型的最終漢字標注結(jié)果。通過標注詞自動檢索模塊獲得具有相同語義標簽的互聯(lián)網(wǎng)三維模型的網(wǎng)絡地址，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡地址自動下載三維模型到本地存儲，用戶可以通過三維模型顯示模塊查看掃描的三維模型和互聯(lián)網(wǎng)上的語義近似的三維模型集合和標注詞。本實用新型旨在針對現(xiàn)階段三維模型生成和傳播兩個階段的問題，設計實現(xiàn)一個一體化系統(tǒng)解決制約三維模型生成與管理的問題。本系統(tǒng)在保證一定合理的精度的情況下，利用簡易的標定板2、CCD攝像機4、線激光發(fā)射器5和計算機6設計實現(xiàn)了一個低成本的三維模型自動生成裝置；同時，基于該裝置，本系統(tǒng)在生成三維模型數(shù)據(jù)的階段即生成該三維模型的三維特征描述符，利用三維特征空間的模型相似度生成反映三維模型內(nèi)容的文本標簽集合，訪問網(wǎng)絡三維模型庫，獲得語義近似的三維模型。如用戶采用本實用新型的簡易三維模型掃描設備生成一個“兵馬俑”三維模型后，系統(tǒng)將自動生成“兵馬俑、秦俑、跪姿俑”等漢字標注詞，并依據(jù)標注詞檢索互聯(lián)網(wǎng)三維模型庫，返回給用戶和掃描模型具有相同標注詞的具有不同姿態(tài)的秦俑三維模型，這既方便了客戶快速、批量獲取大量語義近似三 維模型，同時批量獲得的三維模型具有形態(tài)多樣性，也為用戶提供了通過自動生成的標注詞查詢和管理三維模型的基礎，替代了三維模型標注詞的人工生成過程。
權(quán)利要求1.一種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)，其特征在干這種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)包括操作臺(I)、標定板(2)、CXD攝像機(4)、線激光發(fā)射器(5)、計算機(6)，標定板(2)放置在操作臺(I)上，CXD攝像機(4)和線激光發(fā)射器(5)放置在標定板(2)的正前方，(XD攝像機(4)連接計算機(6),計算機(6)與互聯(lián)網(wǎng)連接。
專利摘要本實用新型涉及的是一種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)，這種簡易的三維模型自動生成與標注系統(tǒng)包括操作臺、標定板、CCD攝像機、線激光發(fā)射器、計算機，標定板放置在操作臺上，CCD攝像機和線激光發(fā)射器放置在標定板的正前方，CCD攝像機連接計算機，計算機與互聯(lián)網(wǎng)連接；計算機內(nèi)安裝有三維模型生成單元、自動標注單元；三維模型生成單元由攝像機標定模塊、激光線中心提取模塊、點云匹配模塊、網(wǎng)格模型生成模塊、三維模型顯示模塊依次連接構(gòu)成；自動標注單元由三維模型特征抽取模塊、三維模型下載模塊、測度學習模塊、多語義標注詞生成模塊、標注詞自動檢索模塊依次連接構(gòu)成。本實用新型模型掃描速度快，精度高，標注準確率高的特點，并且該系統(tǒng)可以完成多樣性三維模型批量生成。
文檔編號G06T19/00GK202443507SQ20112054654
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者馮亞麗, 劉賢梅, 盧愛平, 周凱, 王輝, 田楓 申請人:東北石油大學