專利名稱：基于深度融合和曲面演變的多視點三維重建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維深度信息獲取系統(tǒng)，特別涉及ー種基于深度融合和曲面演變的多視點三維重建方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，三維信息獲取技術(shù)已成為生物醫(yī)學(xué)、虛擬現(xiàn)實、影視娛樂等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在機械加工、影視制作、文物保護、服裝設(shè)計、建筑設(shè)計、 城市規(guī)劃、軍事偵察等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。在上述領(lǐng)域中，人們對三維獲取技術(shù)的要求也越來越高。而目前主要采用的有多目立體視覺技術(shù)、結(jié)構(gòu)光技術(shù)、DFM(depth from motion)、SFM(structure from motion)和 T0F(Time of Flight)等三維獲取技術(shù)，這些技術(shù)各有優(yōu)缺點，但還沒有ー種技術(shù)能很好地滿足實時性、高精度、高分辨率和低成本的要求。TOF技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展起來的三維獲取技術(shù)，其優(yōu)點是精度高、實時和廉價；缺點是空間分辨率較低，對噪聲敏感，在目標邊緣附近的深度數(shù)據(jù)有較大的不確定性等。多目立體視覺是一種已被深入研究且應(yīng)用廣泛的三維獲取技術(shù)，其主要缺點是立體匹配計算量大、在紋理少的區(qū)域容易產(chǎn)生誤匹配，對于陣列攝像機系統(tǒng)，實現(xiàn)代價較高。已有的融合TOF的深度信息和可見光攝像機的顔色信息獲取三維信息的方法主要有兩類。第一類是用立體匹配的方法求取的深度和TOF獲得的深度進行融合，然而立體匹配在紋理稀少的區(qū)域很難獲得致密的深度；第二類是以TOF的深度數(shù)據(jù)為初始值，以可見光攝像機獲得的顔色信息為參考，定義基于馬爾可夫隨機場或雙邊濾波的能量函數(shù)，通過能量函數(shù)最小化修正深度值。這ー類方法通?；谏疃冗吘壓皖喩吘壱恢碌募僭O(shè)，難以處理前景和背景顏色相近的復(fù)雜場景。此外能量函數(shù)通常不是凸的，這使得在初始值偏離真實值較遠的情況下容易收斂到局部最優(yōu)解，完整求解能量函數(shù)的復(fù)雜度較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于深度融合和曲面演變的多視
點三維重建方法?；谏疃热诤虾颓嫜葑兊亩嘁朁c三維重建方法的步驟如下I)在由ー個深度攝像機和若干個可見光攝像機組成的攝像機陣列中，首先利用深度攝像機和可見光攝像機的標定參數(shù)，將深度攝像機得到的深度圖像投影到攝像機陣列的某一個視點下，得到該視點下的初始深度圖像，以該視點為參考系，根據(jù)該視點下的初始深度圖像得到初始的深度曲面，對任意一空間點X，用ニ元特征函數(shù)U (x)標記點X是否在深度曲面上，令U(X) = I表示X在曲面外，U(X) =0表示X在曲面上；2)利用標定參數(shù)獲得各可見光攝像機間的顏色一致性代價，定義空間點X在攝像機i和j上成像的一致性代價Cost(X)ij
權(quán)利要求
1.一種基于深度融合和曲面演變的多視點三維重建方法，其特征在于它的步驟如下.1)在由ー個深度攝像機和若干個可見光攝像機組成的攝像機陣列中，首先利用深度攝像機和可見光攝像機的標定參數(shù)，將深度攝像機得到的深度圖像投影到攝像機陣列的某一個視點下，得到該視點下的初始深度圖像，以該視點為參考系，根據(jù)該視點下的初始深度圖像得到初始的深度曲面，對任意一空間點X，用ニ元特征函數(shù)U (x)標記點X是否在深度曲面上,令U(X) = I表示X在曲面外，U(X) =0表示X在曲面上；.2)利用標定參數(shù)獲得各可見光攝像機間的顏色一致性代價，定義空間點X在攝像機i 和j上成像的一致性代價
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于深度融合和曲面演變的多視點三維重建方法。方法步驟為首先，對由深度攝像機和可見光攝像機組成的攝像機陣列進行標定并利用標定參數(shù)將深度攝像機獲得的深度圖投影到陣列中的一個視點，得到該視點的初始深度圖，依據(jù)初始深度圖得到初始深度曲面；其次，定義基于曲面演變的能量函數(shù)，能量函數(shù)的定義包括多攝像機的顏色一致性代價，初始深度曲面的不確定度和曲面平滑項；最后，通過凸化和最小化能量函數(shù)驅(qū)動深度曲面演變得到最終深度曲面，即三維場景信息。本發(fā)明同時融合了初始深度信息和多攝像機的顏色一致性代價，是一種能有效獲得場景空間信息的三維重建方法，可滿足三維電視、虛擬現(xiàn)實等多方面應(yīng)用需求。
文檔編號G06T17/00GK102609977SQ20121000917
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者于慧敏, 楊剛 申請人:浙江大學(xué)