CN103473807B - 一种3d模型变换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D模型变换系统及方法，其属于图像转换技术领域；系统包括捕捉模块、处理模块和模型存储模块；处理模块分别连接捕捉模块和模型存储模块；方法具体包括：步骤1，采用一捕捉模块捕捉待变换的原始图像数据；步骤2，采用一处理模块提取原始图像数据中的多个特征信息，并根据多个特征信息对相应的标准3D模型数据进行变换，以形成一对应的3D模型数据；步骤3，采用一转换模块将3D模型数据转换成可以被显示的3D模型图像，并显示在一显示模块上。上述技术方案的有益效果是：采用计算机设备或者其他电子设备将2D平面图像转换成相应的3D模型图像，过程快速，成本较低，比较容易实现。

Description

一种3D模型变换系统及方法

技术领域

本发明涉及图像转换技术领域，尤其涉及一种3D模型变换系统及方法。

背景技术

随着技术的不断发展，越来越多的3D技术开始进入人们的生活。3D技术即俗称的三维技术，即在平面上展现物体的三个维度（长宽高）的技术。如今所称的三维技术，是指在计算机等电子设备上实现的三维数字化技术，通过3D软硬件技术将图像以3D方式呈现给用户欣赏。

因此，对于通常的2D平面图像而言，越来越多的用户希望将其转换成3D的立体图像，以增强观感。现有技术中的3D图像转换技术，通常采用专门的3D扫描仪技术进行实现。而3D扫描仪的经济成本较高，并且操作比较繁琐，不易推广。

发明内容

根据现有技术中存在的缺陷，现提供一种3D模型变换系统及变换方法的技术方案，具体包括：

一种3D模型变换系统，其中，包括捕捉模块、处理模块和模型存储模块；所述处理模块分别连接所述捕捉模块和所述模型存储模块；

所述模型存储模块中保存有多个用于进行3D模型变换的标准3D模型数据；

所述捕捉模块用于捕捉原始图像数据，并发送至所述处理模块；

所述处理模块提取所述原始图像数据中的多个特征信息，并根据多个所述特征信息对相应的所述标准3D模型数据进行相应的变换，以形成对应所述原始图像数据的3D模型数据。

优选的，该3D模型变换系统，其中，所述处理模块中包括提取单元和变换单元；所述变换单元连接所述提取单元；

所述提取单元接收所述捕捉模块捕捉到的所述原始图像数据，并提取所述原始图像数据中的多个特征信息；

所述变换单元根据所述原始图像数据上获得的多个所述特征信息，对相应的所述标准3D模型数据进行变换。

优选的，该3D模型变换系统，其中，所述特征信息包括所述原始图像数据的各部分的尺寸、间距以及边缘数据。

优选的，该3D模型变换系统，其中，还包括一显示模块；所述显示模块通过一转换模块连接所述处理模块；所述转换模块将所述处理模块处理得到的所述3D模型数据转换成对应的3D模型图像，并将所述3D模型图像显示于所述显示模块上。

一种3D模型变换方法，其中，采用一模型存储模块保存多个用于进行3D模型变换的标准3D模型数据；

所述3D模型变换方法具体包括：

步骤1，采用一捕捉模块捕捉待变换的原始图像数据；

步骤2，采用一处理模块提取所述原始图像数据中的多个特征信息，并根据多个所述特征信息对相应的所述标准3D模型数据进行变换，以形成一对应的3D模型数据；

步骤3，采用一转换模块将所述3D模型数据转换成可以被显示的3D模型图像，并显示在一显示模块上。

优选的，该3D模型变换方法，其中，所述步骤1中，所述原始图像数据为2D平面图像数据。

优选的，该3D模型变换方法，其中，在所述处理模块内设置一提取单元和一变换单元；所述提取单元连接所述变换单元；

所述步骤2具体包括：

步骤21，所述提取单元依照所述标准3D模型数据，将所述原始图像数据划分成相应的多个部分；所述提取单元依次提取所述原始图像数据的每个部分上的特征信息；

步骤22，所述提取单元将对应所述原始图像数据的每个部分的所述特征信息发送至所述变换单元；所述变换单元根据多个所述特征信息，对所述标准3D模型数据的各个相应的部分进行变换，以形成一个对应所述原始图像数据的3D模型数据。

优选的，该3D模型变换方法，其中，所述特征信息包括所述原始图像数据的各部分的尺寸、间距以及边缘数据。

上述技术方案的有益效果是：采用计算机设备或者其他电子设备将2D平面图像转换成相应的3D模型图像，过程快速，成本较低，比较容易实现。

附图说明

图1是本发明的较佳的实施例中，一种3D模型变换系统的结构示意图；

图2-3是本发明的较佳的实施例中，采用上述3D模型变换系统对2D平面图像进行变换的流程示意图；

图4是本发明的较佳的实施例中，与图像中的唇部图像数据相关的参照点示意图；

图5是本发明的较佳的实施例中，以人脸为实施例的标准3D模型数据的部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，本发明的较佳的实施例中，一种3D模型变换系统具体包括：

一模型存储模块1；本发明的较佳的实施例中，该模型存储模块1中保存有预设的标准3D模型数据；该标准3D模型数据作为下述3D模型变换时的基础模型模板。本发明的较佳的实施例中，标准3D模型数据可以有多个，即可以有多个基础模型模板，以匹配不同的待变换的原始图像数据。例如，本发明的一个较佳的实施例中，在模型存储模块1中保存有一个人脸3D模型模板，以供进行人脸平面图像到3D模型图像的变换。

一捕捉模块2；本发明的较佳的实施例中，该捕捉模块1用于捕捉原始图像数据，即待变换的2D平面图像数据。本发明的较佳的实施例中，上述捕捉模块1可以是计算机设备或者手机等电子设备上的摄像头，也可以是接收由外部存储设备发送的或者由数据传输线路传输过来的电子图像的相关模块。

一处理模块3；本发明的较佳的实施例中，处理模块3分别连接模型存储模块1和捕捉模块2；处理模块3参照捕捉模块2发送来的原始图像数据将模型存储模块1中保存的相应的标准3D模型数据转换成与原始图像数据相匹配的3D模型数据。

本发明的较佳的实施例中，处理模块3包括了提取单元31和变换单元32；其中提取单元31连接变换单元32。同时，提取单元31连接上述捕捉模块2，变换单元32连接上述模型存储模块1。

本发明的较佳的实施例中，上述提取单元31用于接收捕捉模块2发送的原始图像数据，并在该原始图像数据上提取多个能够表示该原始图像数据的特征信息；上述变换单元32接收到上述多个特征信息后，提取模型存储模块1中的对应的标准3D模型数据，并依据上述多个特征信息对该标准3D模型数据进行相应的变换，以形成一个对应于上述原始图像数据的3D模型数据。

本发明的较佳的实施例中，上述3D模型变换系统还包括一个转换模块4；该转换模块4连接至处理模块3的变换单元32。同时，转换模块4还连接一显示模块5。

本发明的较佳的实施例中，转换模块4用于将接收到的由变换单元32变换的上述3D模型数据转换成相应的3D模型图像，并显示于显示模块5上。

于上述技术方案的基础上，上述各模块的设置以及各模块间的连接关系均可采用软件或者硬件的方式，或者软硬件结合实现，因此，上述本发明的较佳的实施例中所描述的模块设置以及各模块间的连接关系并非因此限制本发明的保护范围。

本发明的较佳的实施例中，上述设置均可以包括在计算机设备或者手机等其他电子设备中。

如图2所示，本发明的较佳的实施例中，一种采用上述3D模型变换系统实现的3D模型变换方法具体包括：

步骤1，采用一捕捉模块捕捉待变换的原始图像数据；

步骤2，采用一处理模块提取原始图像数据中的多个特征信息，并根据多个特征信息对相应的标准3D模型数据进行变换，以形成一对应的3D模型数据；

步骤3，采用一转换模块将3D模型数据转换成可以被显示的3D模型图像，并显示在一显示模块上。

进一步的，如图3所示，本发明的较佳的实施例中，上述步骤2可以具体展开：

步骤21，提取单元依照标准3D模型数据，将原始图像数据划分成相应的多个部分；提取单元依次提取原始图像数据的每个部分上的特征信息；

步骤22，提取单元将对应原始图像数据的每个部分的特征信息发送至变换单元；变换单元根据多个特征信息，对标准3D模型数据的各个相应的部分进行变换，以形成一个对应原始图像数据的3D模型数据。

本发明的较佳的实施例中，上述特征信息可以包括平面图像数据中的尺寸、间距以及边缘数据等。

下面对于提取特征信息的步骤进行详细描述：

本发明的较佳的实施例中，提供一种通过提取边界像素值的方式来提取特征信息的方法：

一般情况下，2D平面图像数据通常由像素组成，每个像素包括了位置坐标和像素值等信息。本发明的较佳的实施例中，将每个平面图像的左上角设置为坐标原点，则每个像素p（1,1,v）表示在平面图像中坐标为（1,1）的像素点p，其像素值为v。本发明的较佳的实施例中，上述像素值v所表示的含义可以包括像素的色彩、灰度等属性。对2D平面图像数据中正在提取特征信息的部分（例如面部图像中的眼睛部分）进行遍历查找，并对相邻的两个像素点进行像素值v的比较；若相邻的两个像素点，其两个像素值v之间的差距大于一预设的差值时，则判断该两个像素点之间存在一个边界值。更通俗点说，即认为该两个像素点之间的变化超出了渐变的限度范围，差距过大。此时将该两个像素点作为边界像素点记录下来。提取单元31找到并记录下该部分上所有的边界像素点。

当记录下该部分上所有的边界像素点之后，提取单元31针对原始图像数据上的该部分（本发明的较佳的实施例中，例如唇部图像数据），与预设的参照点（如图4所示）进行一一匹配。具体而言，依次从1号参照点开始匹配，若在该部分上提取的所有边界像素点中，有像素点的坐标信息与参照点的坐标信息相匹配（或者在一预设的匹配差值范围之内），则认为该1号参照点能够在原始图像数据的该部分中找到，随后以匹配于1号参照点的边界像素点为基础，开始寻找2号参照点，并以此类推。若在以匹配于1号参照点的边界像素点为基础的情况下，无法寻找出匹配于2号参照点的边界像素点，则将下一个匹配于1号参照点的边界像素点作为查找基础，开始查找匹配于2号参照点的边界像素点，并以此类推。最终提取单元找出全部6个能够简单勾勒出该部分（本发明的较佳的实施例中为唇部部分）的边界像素点，并以该6个边界像素点勾勒出面部图像数据中的唇部部分。上述6个边界像素点之间的数值差即可以作为构建唇部部分的3D模型数据的数值（例如厚度差，色差等）。提取单元31将上述6个边界像素点的数值作为特征信息发送给变换单元。

本发明的较佳的实施例中，变换单元32接收到上述特征信息后，提取模型存储模块1中保存的标准3D模型数据，并对该标准3D模型数据中对应于上述特征信息所勾勒的部分进行变换。本发明的较佳的实施例中，

本发明的另一个较佳的实施例中，变换单元32根据提取单元31以上述方式提取的特征信息对标准3D模型数据的部分进行调整。如图5中所示，黑点所限定的部分为标准3D模型数据中的鼻梁部分（如图5中所示的，由点212、167、164、13、53、2、145、12、163、166、318、320以及152构成的部分）。标准3D模型数据可以是由XYZ坐标系定义的点和线组成的模型数据。上述XYZ坐标系中，X轴定义了屏幕上的左右方向，Y轴定义了屏幕上的上下方向，Z轴定义了与屏幕所在平面垂直的方向。变换单元32以特征信息为依据，对标准3D模型数据中的相应部分进行调整，具体可以通过调整每个点的XYZ坐标来调整两个点之间的间距以及每个点的相对位置，并根据特征信息中包含的颜色以及灰度信息对标准3D模型数据上色。变换单元32对标准3D模型数据中的所有部分均调整完毕后，形成一个对应于上述原始图像数据的3D模型数据。

本发明的较佳的实施例中，变换单元32将上述3D模型数据发送至转换模块4中，转换模块4将上述3D模型数据转换成可显示的3D模型图像，并显示于显示模块5上。

于上述技术方案的基础上，上述提取特征信息并对标准3D模型数据进行变换的过程仅包括在本发明的较佳的实施例中，并非因此限定本发明的保护范围。本领域技术人员在上述描述的基础上进行改进或者变换所得到的其他提取特征信息并以此变换3D模型模板最终得到对应的3D模型图像的方法，均包括在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种3D模型变换方法，其特征在于，采用一模型存储模块保存多个用于进行3D模型变换的标准3D模型数据；

所述3D模型变换方法具体包括：

步骤1，采用一捕捉模块捕捉待变换的原始图像数据，所述原始图像数据为2D平面图像数据；

步骤2，采用一处理模块提取所述原始图像数据中的多个特征信息，在所述处理模块内设置一提取单元和一变换单元，所述提取单元连接所述变换单元

还包括：

步骤21，所述提取单元依照所述标准3D模型数据，将所述原始图像数据划分成相应的多个部分，所述提取单元依次提取所述原始图像数据的每个部分上的特征信息，具体包括：

将每个所述部分对应的所述2D平面图像数据的左上角设置为坐标原点，每个像素p(1,1,v)表示在所述2D平面图像数据中坐标为(1,1)的像素点p，其像素值为v，

对正在提取特征信息的所述部分进行遍历查找，并对相邻的两个像素点进行像素值v的比较，若相邻的两个像素点，其两个像素值v之间的差距大于一预设的差值时，则判断该两个像素点之间存在一个边界值，

此时将该两个像素点作为边界像素点记录下来，

所述提取单元找到并记录下该部分上所有的边界像素点，并针对原始图像数据上的该部分，与预设的参照点进行一一匹配以找出全部可够勾勒出该部分的第二边界像素点，并以所述第二边界像素点之间的像素值差作为构建所述部分的3D模型数据的数值；

步骤22，所述提取单元将对应所述原始图像数据的每个部分的所述特征信息发送至所述变换单元，所述变换单元根据多个所述特征信息，对所述标准3D模型数据的各个相应的部分进行变换，以形成一个对应所述原始图像数据的3D模型数据；

步骤3，采用一转换模块将所述3D模型数据转换成可以被显示的3D模型图像，并显示在一显示模块上。

2.如权利要求1所述的3D模型变换方法，其特征在于，所述步骤2中，所述像素值v包括色彩或灰度。

3.如权利要求1所述的3D模型变换方法，其特征在于，所述特征信息包括所述原始图像数据的各部分的尺寸、间距以及边缘数据。