一種三維物體重建的方法、裝置和終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖形圖像處理技術(shù)，特別涉及一種三維物體重建的方法、裝置和終端。
【背景技術(shù)】
[0002] 三維模型是物體的三維多邊形表示，通常用電腦或者其它影片設(shè)備進(jìn)行顯示。顯 示的物體可以是現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體，也可以是虛構(gòu)的東西，既可以如原子般大小，也可以擁有 很大的尺寸。任何自然界存在的東西都可以用三維模型表示。
[0003] 三維模型經(jīng)常用專門的三維建模工具軟件生成，但是也可以用其它方法生成。作 為點(diǎn)和其它信息集合的數(shù)據(jù)，三維模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。盡管三 維模型通常按照虛擬的方式存在于計(jì)算機(jī)或者計(jì)算機(jī)文件中，但是對(duì)于普通的用戶而言， 在紙或屏幕上通過隨手勾畫二維線畫圖來表示三維物體是更為貼近普通人表述三維物體 的習(xí)慣、更為方便的三維物體、三維模型的表示方式。
[0004] 三維模型有著極其廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上，真實(shí)三維模型的應(yīng)用要早于個(gè)人電腦的 應(yīng)用，個(gè)人電腦的普及使得通過電腦重現(xiàn)、控制的三維模型的應(yīng)用普及到了各行各業(yè)、千家 萬戶中。
[0005] 現(xiàn)在，三維模型已經(jīng)用于各種不同的領(lǐng)域。在醫(yī)療行業(yè)使用它們制作器官的精確 模型；電影行業(yè)將它們用于活動(dòng)的人物、物體以及現(xiàn)實(shí)電影；視頻游戲產(chǎn)業(yè)將它們作為計(jì) 算機(jī)與視頻游戲中的資源；在科學(xué)領(lǐng)域?qū)⑺鼈冏鳛榛衔锏木_模型；建筑業(yè)將它們用來 展示提議的建筑物或者風(fēng)景；工程界將它們用于設(shè)計(jì)新設(shè)備、交通工具、結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域；在最 近幾十年，地球科學(xué)領(lǐng)域也開始構(gòu)建三維地質(zhì)模型；在不久的將來三維地圖也將取代現(xiàn)在 流行的平面地圖成為普通人出行必備的向?qū)Чぞ摺?br>[0006] 傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)系統(tǒng)能夠用來創(chuàng)建三維物體。利用CAD軟件的三維 物體建模的方式雖然可以精確繪制三維物體，但是由于它的專業(yè)性與繁瑣性，需要人工全 程參與，工作量非常大，耗時(shí)非常多。與之相比，二維線畫圖簡單易畫，很久以來一直是人們 最習(xí)慣的表達(dá)三維物體的方式。但是現(xiàn)有的線畫圖重建三維物體的方法無法解決復(fù)雜三維 物體重建過程中頻繁出現(xiàn)的局部最優(yōu)的問題，因此這些算法無法應(yīng)用到重建復(fù)雜的三維物 體商業(yè)應(yīng)用中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，為解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種三維物體重建的方法，從 而實(shí)現(xiàn)了對(duì)由平面組成的物體的線畫圖進(jìn)行合理的分割和重建，且二維線畫圖的輸入方式 較為簡便的效果。
[0008] 本發(fā)明第一方面的實(shí)施例公開了一種三維物體重建的方法，所述方法包括：
[0009] 獲取三維物體的二維線畫圖信息，所述二維線畫圖信息包括二維線畫圖；
[0010] 根據(jù)所述二維線畫圖信息，按照自由度分割所述二維線畫圖，得到至少一個(gè)線畫 圖子圖，其中，所述自由度為確定一個(gè)由平面組成的三維物體的空間位置所需要知道的最 少的頂點(diǎn)的個(gè)數(shù)；
[0011] 根據(jù)所述線畫圖子圖重建三維子物體；
[0012] 組合全部的所述三維子物體得到三維物體。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三維物體重建的方法，可以對(duì)由平面組成的物體的線畫圖進(jìn) 行合理的分割和重建，且二維線畫圖的輸入方式較為簡便。
[0014] 在本發(fā)明第一方面的第一實(shí)施例中，每一個(gè)線畫圖子圖對(duì)應(yīng)一個(gè)三維子物體；在 全部所述線畫圖子圖中，所述線畫圖子圖所表示的所述三維子物體的最小的自由度為4。
[0015] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例或第一方面的第一實(shí)施例的本發(fā)明第一方面的第二 實(shí)施例中，所述根據(jù)所述二維線畫圖信息，按照自由度分割所述二維線畫圖得到至少一個(gè) 線畫圖子圖包括：
[0016] 根據(jù)所述二維線畫圖信息得到二維線畫圖的頂點(diǎn)坐標(biāo)、頂點(diǎn)之間的線段信息，根 據(jù)所述二維線畫圖的頂點(diǎn)坐標(biāo)和所述頂點(diǎn)之間的線段信息得到二維線畫圖的面信息；
[0017] 根據(jù)所述二維線畫圖的面信息，按照所述自由度分割所述二維線畫圖，得到至少 一個(gè)所述線畫圖子圖。
[0018] 結(jié)合本發(fā)明第一方面第二實(shí)施例的本發(fā)明第一方面的第三實(shí)施例中，所述二維線 畫圖的面信息包括二維線畫圖的面；
[0019] 所述根據(jù)所述二維線畫圖的面信息，按照所述自由度分割所述二維線畫圖，得到 至少一個(gè)所述線畫圖子圖，具體包括：
[0020] 在所述全部的二維線畫圖的面中選擇任意一對(duì)還沒有選擇過的相鄰的面，作為第 一線畫圖面和第二線畫圖面；
[0021] 設(shè)置第一集合為空集，將所述第一線畫圖面和所述第二線畫圖面標(biāo)定為確定面并 加入到所述第一集合中；
[0022] 在全部的所述二維線畫圖的面中將除所述第一線畫圖面和所述第二線畫圖面的 其它線畫圖面標(biāo)定為不確定面；
[0023] 在所述不確定面中選擇第三線畫圖面，將所述第三線畫圖面標(biāo)定為確定面并加入 到所述第一集合中，重復(fù)本步驟直到遍歷完全部的所述不確定面，其中，所述第三線畫圖面 至少有三個(gè)不共線的頂點(diǎn)，且所述不共線的頂點(diǎn)是所述第一集合中的線畫圖面的頂點(diǎn)；
[0024] 根據(jù)所述第一集合中的確定面得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的線畫圖子圖；
[0025] 重復(fù)以上步驟，直到所述全部的二維線畫圖的面中的所有相鄰面對(duì)都被選擇過一 次。
[0026] 結(jié)合本發(fā)明第一方面第三實(shí)施例的本發(fā)明第一方面的第四實(shí)施例中，如果所述第 一集合中的確定面的數(shù)目不小于三，則所述方法還包括：
[0027] 將所述第一集合所表示的線畫圖子圖加入到第二集合中；
[0028] 根據(jù)所述第二集合中所有的線畫圖子圖得到共存關(guān)系圖，其中，所述共存關(guān)系圖 的一個(gè)頂點(diǎn)表示一個(gè)所述線畫圖子圖，所述線畫圖子圖所具有的面的個(gè)數(shù)做為所述頂點(diǎn)的 權(quán)值，如果兩個(gè)所述線畫圖子圖之間存在共存關(guān)系，則對(duì)應(yīng)兩個(gè)所述線畫圖子圖的頂點(diǎn)之 間有連線連接；所述共存關(guān)系圖表示所述線畫圖子圖所表示的物體之間的共存關(guān)系，所述 共存關(guān)系是指所述兩個(gè)線畫圖子圖所表示的物體之間沒有共享任何一個(gè)平面或者所述兩 個(gè)線畫圖子圖所表示的物體之間的公共面只存在于同一個(gè)平面上；
[0029] 在所述共存關(guān)系圖中找到最大權(quán)值團(tuán)，確定所述最大權(quán)值團(tuán)的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線畫圖 子圖，其中，團(tuán)是一個(gè)擁有頂點(diǎn)和邊的圖，所述團(tuán)中的任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間都有一條邊連接， 所述最大權(quán)值團(tuán)是在所述共存關(guān)系圖的所有團(tuán)中權(quán)值之和最大的團(tuán)。
[0030] 結(jié)合上述任意之一實(shí)施例的本發(fā)明第一方面的第五實(shí)施例中，所述所述根據(jù)所述 線畫圖子圖重建三維子物體包括：
[0031] 根據(jù)最小化目標(biāo)函數(shù)得到所述線畫圖子圖的頂點(diǎn)的深度值；獲取所述線畫圖子圖 的頂點(diǎn)坐標(biāo)；獲取三維子物體的面；
[0032] 根據(jù)所述線畫圖子圖的頂點(diǎn)的深度值、所述線畫圖子圖的頂點(diǎn)坐標(biāo)和所述三維子 物體的面得到所述三維子物體。
[0033] 結(jié)合上述任意之一實(shí)施例的本發(fā)明第一方面的第六實(shí)施例中，所述組合全部的所 述三維子物體得到所述三維物體，包括：通過部位結(jié)合的方式組合全部的所述三維子物體， 得到所述三維物體，所述部位結(jié)合的方式包括下列至少之一的方式：點(diǎn)點(diǎn)結(jié)合、點(diǎn)線結(jié)合、 點(diǎn)面結(jié)合、線線結(jié)合、線面結(jié)合、面面結(jié)合和點(diǎn)線面結(jié)合。
[0034] 結(jié)合本發(fā)明第一方面第六實(shí)施例的本發(fā)明第一方面的第七實(shí)施例中，所述通過部 位結(jié)合的方式組合全部的所述三維子物體，得到所述三維物體，具體包括：根據(jù)所述二維線 畫圖信息得到所述三維子物體的結(jié)合部位信息；
[0035] 根據(jù)所述三維子物體的結(jié)合部位信息調(diào)整所述三維子物體的大小，得到調(diào)整后的 三維子物體；
[0036] 組合所述調(diào)整后的三維子物體得到初始三維物體；
[0037] 根據(jù)最小化目標(biāo)函數(shù)調(diào)整所述初始三維物體，得到所述三維物體。
[0038] 結(jié)合上述任意之一實(shí)施例的本發(fā)明第一方面的第八實(shí)施例中，通過下列之一的方 式獲取所述三維物體的二維線畫圖信息：通過攝像設(shè)備拍攝的方式、通過觸摸設(shè)備輸入的 方式、通過鼠標(biāo)輸入的方式和通過從預(yù)先存儲(chǔ)的照片中提取線畫圖的方式。
[0039] 本發(fā)明第二方面的實(shí)施例公開了一種三維物體重建的方法，所述方法包括：
[0040] 獲取三維物體的二維線畫圖，以及所述二維線畫圖中的頂點(diǎn)坐標(biāo)、頂點(diǎn)之間的線 段息；
[0041] 根據(jù)所述二維線畫圖的頂點(diǎn)坐標(biāo)和所述頂點(diǎn)之間的線段信息分割所述二維線畫 圖，得到至少一個(gè)的線畫圖子圖；
[0042] 根據(jù)每一個(gè)所述線畫圖子圖重建一個(gè)對(duì)應(yīng)的三維子物體；
[0043] 組合全部的所述三維子物體得到三維物體。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三維物體重建的方法，可以對(duì)由平面組成的物體的線畫圖進(jìn) 行合理的分割和重建，且二維線畫圖的輸入方式較為簡便。
[0045] 在本發(fā)明第二方面的第一實(shí)施例中，所述根據(jù)所述二維線畫圖的頂點(diǎn)坐標(biāo)和所述 頂點(diǎn)之間的線段信息分割所述二維線畫圖，得到至少一個(gè)的線畫圖子圖，具體包括：
[0046] 根據(jù)所述二維線畫圖的頂點(diǎn)和所述頂點(diǎn)之間的線段信息獲得二維線畫圖的面信 息；
[0047] 根據(jù)所述二維線畫圖的面信息分割所述二維線畫圖，得到至少一個(gè)的所述線畫圖 子圖。
[0048] 結(jié)合本發(fā)明第二方面的第一實(shí)施例的本發(fā)明第二方面的第二實(shí)施例中，所述根據(jù) 所述二維線畫圖的面信息分割所述二維線畫圖，得到至少一個(gè)的所述線畫圖子圖包括：
[0049] 在所述全部的二維線畫圖的面中選擇任意一對(duì)還沒有選擇過的相鄰的面，作為第 一線畫圖面和第二線畫圖面；
[0050] 設(shè)置第一集合為空集，將所述第一線畫圖面和所述第二線畫圖面標(biāo)定為確定面并 加入到所述第一集合中；
[0051] 在全部的所述二維線畫圖的面中將除所述第一線畫圖面和所述第二線畫圖面的 其它線畫圖面標(biāo)定為不確定面；
[0052] 在所述不確定面中選擇第三線畫圖面，將所述第三線畫圖面標(biāo)定為確定面并加入 到所述第一集合中，重復(fù)本步驟直到遍歷完全部的所述不確定面，其中，所述第三線畫圖面 至少有三個(gè)不共線的頂點(diǎn)，且所述不共線的頂點(diǎn)是所述第一集合中的線畫圖面的頂點(diǎn)；
[0053] 根據(jù)所述第一集合中的確定面得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的線畫圖子圖；
[0054] 重復(fù)以上步驟，直到所述全部的二維線畫圖的面中的所有相鄰面對(duì)都被選擇過一 次。
[0055] 結(jié)合本發(fā)明第二方面第二實(shí)施例的本發(fā)明第二方面的第三實(shí)施例中，如果所述第 一集合中的確定面的數(shù)目不小于三，則在根據(jù)所述第一集合中的確定面得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的 線畫圖子圖之后，所述方法還包括：將所述第一集合所表示的線畫圖子圖加入到第二集合 中；
[0056] 根據(jù)所述第二集合中所有的線畫圖子圖得到共存關(guān)系圖，其中，所述共存關(guān)系圖 的一個(gè)頂點(diǎn)表示一個(gè)所述線畫圖子圖，所述線畫圖子圖所具有的面的個(gè)數(shù)做為所述頂點(diǎn)的 權(quán)值，如果兩個(gè)所述線畫圖子圖之間存在共存關(guān)系，則對(duì)應(yīng)兩個(gè)所述線畫圖子圖的頂點(diǎn)之 間有連線連接；
[0057] 所述共存關(guān)系圖表示所述線畫圖子圖所表示的物體之間的共存關(guān)系，所述共存關(guān) 系是指所述兩個(gè)線畫圖子圖所表示的物體之間沒有共享任何一個(gè)平面或者所述兩個(gè)線畫 圖子圖所表示的物體之間的公共面只存在于同一個(gè)平面上；
[0058] 在所述共存關(guān)系圖中找到最大權(quán)值團(tuán),確定所述最大權(quán)值團(tuán)的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線畫圖 子圖，其中，團(tuán)是一個(gè)擁有頂點(diǎn)和邊的圖，所述團(tuán)中的任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間都有一條邊連接， 所述最大權(quán)值團(tuán)是在所述共存關(guān)系圖的所有團(tuán)中權(quán)值之和最大的團(tuán)。
[0059] 結(jié)合上述本發(fā)明第二方面任意之一實(shí)施例的本發(fā)明第二方面的第四實(shí)施例中，所 述根據(jù)一個(gè)所述線畫圖子圖重建一個(gè)對(duì)應(yīng)的三維子物體，包括：
[0060] 根據(jù)最小化目標(biāo)函數(shù)得到所述線畫圖子圖的頂點(diǎn)的深度值；
[0061] 獲取所述線畫圖子圖的頂點(diǎn)坐標(biāo)；<