CN104574510A - 三维重建和编辑系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维重建和编辑系统和方法，其中，该系统包括：云服务平台和三维建模集群，其中，云服务平台包括：云存储端、云服务端和模型编辑优化端，其中，云存储端，用于存储用户提交的建模素材和生成的三维建模结果；云服务端，用于对用户请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给三维建模集群进行三维建模；模型编辑优化端，用于对三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型，并将最终三维模型存储至云存储端中，以供用户下载。发明解决了现有技术中由于三维建模都是在地进行操作而导致的建模速度和效率不高的技术问题，达到了快速高效完成建模任务的技术效果。

Description

三维重建和编辑系统和方法

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，特别涉及一种三维重建和编辑系统和方法。

背景技术

基于图像的建模是当前计算机图形学界一个极其活跃的研究领域，与传统的基于几何的建模相比，基于图像的建模有着许多独特的优点，主要就是基于图像的建模和绘制技术可以给人类提供一种最自然的获得照片真实感的方式。

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下进行的处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。

目前常用的三维建模软件有：VisualSFM和Autodesk 123D，下面对这两种建模软件的具体实现方式，以及各自的优缺点进行说明：

1)VisualSFM是使用SFM(Structure from Motion，运动恢复结构)进行3D重建的交互界面(GUI)程序，是一种利用并行计算的高效视觉三维场景重建程序，利用多核并行特征检测和特征匹配调整，因此建模速度很快。

该建模方式较为稳定，对基于图片建模极具创造性，软件的应用界面中有很多可供操作的选项，能够对建模过程进行微观和宏观的控制，且生成的模型有多种格式，然而，这种建模方式仅能进行基于本地文件的建模操作，无法与网络资源相结合。如果建模图片过少则建模效果很差，如果建模图片之间的色彩差别不大，则建模效果也很差，如果建模图片过多，则处理时间非常长，且该软件无法实现对视频内容的三维建模，且无法完成对生成的三维模型的后期修改和完善，建模过程需要用户有一定的建模技术水平，不适合普通大众用户。

2)Autodesk 123D为用户提供了多种生成3D模型的方式，主要是使用一些简单的图形来设计、创建、编辑三维模型，或者在一个已有的模型上进行修改，用最简单直接的拖拽3D模型并进行编辑的方式进行建模。

这种方式也无法进行基于视频的三维建模活动，且需要用户进行安装后才能使用。

由上述分析可以发现，现有的三维建模方式都是在本地进行操作从而导致建模的速度和效率都不高，且都仅能对图片进行三维建模，针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种三维重建和编辑系统，以解决现有技术中由于三维建模都是在本地进行操作而导致的建模速度和效率不高的技术问题，该系统包括：

云服务平台和三维建模集群，其中，所述云服务平台包括：云存储端、云服务端和模型编辑优化端，其中，

所述云存储端，用于存储用户提交的建模素材和生成的三维建模结果；

所述云服务端，用于对用户请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给所述三维建模集群进行三维建模；

所述模型编辑优化端，用于对所述三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型，并将所述最终三维模型存储至所述云存储端中，以供用户下载。

在一个实施例中，所述三维建模集群中设置有三维建模程序，在用户登录所述云服务平台，且上传了用于三维建模的建模素材后，响应于用户申请的三维建模服务，触发所述三维建模程序进行三维建模。

在一个实施例中，所述云服务端包括：

素材获取模块，用于在用户登录所述云服务平台后，接收用户上传的建模素材；

素材类型确定模块，用于确定用户上传的建模素材的类型；

负载均衡模块，用于根据确定的素材类型，将所述建模任务划分为建模任务提交队列，并采用负载均衡的方式将所述提交队列分配至所述三维建模集群进行三维建模。

在一个实施例中，所述素材类型包括：图片序列或者视频。

在一个实施例中，所述模型编辑优化端中设置有虚拟应用程序，通过所述虚拟应用程序对所述初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型。

本发明实施例提供了一种三维重建和编辑方法，以解决现有技术中由于三维建模都是在本地进行操作而导致的建模速度和效率不高的技术问题，该方法包括：

在用户登录云服务平台后，将用户本地的建模素材上传至云存储端；

对用户所请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给所述三维建模集群进行三维建模；

对所述三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型，并将所述最终三维模型存储至所述云存储端中，以供用户下载。

在一个实施例中，所述三维建模集群进行三维建模，包括：

所述三维建模集群通过内置的三维建模程序进行三维建模。

在一个实施例中，对所述建模请求所请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给所述三维建模集群进行三维建模，包括：

接收用户上传的建模素材；

确定用户上传的建模素材的类型；

根据确定的素材类型，将所述建模任务划分为建模任务提交队列，并采用负载均衡的方式将所述提交队列分配至所述三维建模集群进行三维建模。

在一个实施例中，所述素材类型包括：图片或者视频。

在一个实施例中，对所述三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，包括：

通过虚拟应用程序对所述初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型。

在本发明实施例中，提供了一种基于云存储和负载均衡的三维重建和编辑系统和方法，通过建立一个云服务平台，用户可以将建模素材上传至云端，然后云端会采用负载均衡的方式将建模任务分配给三维建模集群进行处理，从而实现最终的三维建模，且对三维模型的编辑和优化也可以在云端实现，从而解决了现有技术中由于三维建模都是在本地进行操作而导致的建模速度和效率不高的技术问题，达到了快速高效完成建模任务的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的三维重建和编辑系统的结构框图；

图2是根据本发明实施例的三维重建和编辑方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人发现，现有的三维建模方式无法实现高效快速地建模的主要原因就是建模程序在本地安装，而一台服务器的性能是有效的，因此难以满足快速高效的要求。进一步的，因为基于视频片段的建模方式需要很强大的后台处理能力，现有的单机的三维建模方式很难实现。

为此，发明人考虑到当前云计算以及云存储技术得到了快速的发展，建立在网络架构之上的负载均衡技术也得到了快速发展，因此可以将云计算和云存储技术，以及负载均衡技术应用到三维建模中。具体的，在本例中提供了一种三维重建和编辑系统，如图1所示，包括：云服务平台101和三维建模集群102，其中，云服务平台101包括：云存储端1011、云服务端1012和模型编辑优化端1013，其中：

云存储端1011，用于存储用户提交的建模素材和生成的三维建模结果；

云服务端1012，用于对用户请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给三维建模集群102进行三维建模；

模型编辑优化端1013，用于对三维建模集群102三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型，并将最终三维模型存储至云存储端1011中，以供用户下载。

即，在本例中提供了一种基于云服务的三维重建和编辑技术，基于云服务平台实现了二维图片序列或者是视频片段的三维重建和编辑，其中，三维重建是通过服务的形式提供给用户的，重建完成的三维模型可以通过云服务平台提供的三维展现和编辑软件做三维重建结果的查看和进一步的编辑活动，在整个三维重建和编辑过程中，与云存储模块进行了有机结合，将三维重建和后期编辑紧密地结合到了一起。

所谓云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似，这就使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云服务是指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务，它实现了云平台上所有软硬件资源的统一管理和调度，而云存储是在云计算的概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。

上述的负载均衡(Load Balancing)主要是建立在现有的网络架构之上，提供了一种有效的扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性的方法。

在具体实现的时候，在三维建模集群中设置有三维建模程序，在用户登录所述云服务平台后，用户提交建模素材(例如视频或者图片序列)，然后用户申请三维建模服务，进而触发所述三维建模集群的三维建模程序进行三维建模，即触发三维建模集群执行云服务端1012分配的建模任务。

考虑到建模素材不仅可以是图片也可以是小段的视频，因此，在接收到建模请求后，需要先确定建模素材的类型，然后再进行建模，具体的，云服务端1012可以包括：素材获取模块，用于在用户登录所述云服务平台后，接收用户上传的建模素材；素材类型确定模块，用于确定用户上传的建模素材的类型；负载均衡模块，用于根据确定的素材类型，将所述建模任务划分为建模任务提交队列，并采用负载均衡的方式将所述提交队列分配至所述三维建模集群进行三维建模。为了实现对初始三维模型的优化和编辑，可以在云服务平台101的模型编辑优化端1013中设置虚拟应用程序，通过该虚拟应用程序对初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型。

以图片作为建模素材进行三维重建为例进行说明，通过云服务平台实现二维图片的三维重建，具体地：用户只需要对将要做三维建模的物体，拍摄360度的一组照片保存在本地，然后登录到云服务平台，运行建模程序，将本地图片上传到云服务平台，考虑到建模速度和模型的质量，所传图片可以限定在20至40张，云服务平台以图片建模的方式调用三维建模集群进行建模运算，建模完成后将模型传回云服务平台，调用虚拟应用程序可以完成模型的编辑，在所有建模操作完成后得到最终的三维重建模型，将三维重建模型保存至云存储端，以供用户使用，至此便完成了基于图片的三维重建。

以视频作为建模素材进行三维重建为例进行说明，通过云服务平台实现视频的三维重建，具体地：用户只需要对将要做三维建模的物体，拍摄360度的一段视频保存在本地，然后登录到云服务平台后，运行建模程序，将本地视频上传到云服务平台，考虑到建模速度和模型的质量，所传的视频不易过于冗长，云服务平台以视频建模方式对视频进行进一步处理并调用三维建模集群进行建模运算，建模完成后将模型传回云服务平台，调用虚拟应用程序可以完成模型的编辑，在所有建模操作完成后得到最终的三维重建模型，将三维重建模型保存至云存储端，以供用户使用，至此便完成了基于视频的三维重建。

基于图1所示的三维重建和编辑系统，在本例中，还提供了一种三维重建和编辑方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：在用户登录云服务平台后，将用户本地的建模素材上传至云存储端；

步骤202：对用户所请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给所述三维建模集群进行三维建模；

步骤203：对所述三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型，并将所述最终三维模型存储至所述云存储端中，以供用户下载。

具体的，在上述步骤202中可以通过三维建模集群中内置的三维建模程序进行三维建模，在上述步骤203中可以通过虚拟应用程序对所述初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型。

考虑到建模素材可以是图片也可以是视频，因此，在上述步骤202中，可以按照以下方式进行任务分配：

S1：接收用户上传的建模素材；

S2：确定用户上传的建模素材的类型；

S3：根据确定的素材类型，将所述建模任务划分为建模任务提交队列，并采用负载均衡的方式将所述提交队列分配至所述三维建模集群进行三维建模。

举例而言，用户提交建模用的素材，例如：图片或视频，上传到云存储端，并发出建模请求，云服务端对建模任务进行负载均衡，形成任务提交队列，将建模任务交给建模集群服务器完成，在建模完成后将生成的初始三维模型在云服务平台上通过虚拟应用程序进行编辑优化(例如，可以是meshlab，3dmax等)，最后将优化编辑后的三维模型存储在云存储平台中以供用户下载使用。

在上述实施例中，通过服务的形式将三维重建提供给用户，重建完成的三维模型可以通过云服务平台提供的三维展现和编辑软件做三维重建结果的查看和进一步的编辑操作，整个三维重建和编辑过程与云存储模块有机结合，优化编辑后的文件可以使用云存储进行保存，从而解决了现有技术中三维建模方式都是在本地进行操作而导致的建模的速度和效率不高的技术问题，达到了快速高效完成建模任务的效果，且可以满足大规模建模的需求，还可以实现基于视频的三维建模。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维重建和编辑系统，其特征在于，包括：云服务平台和三维建模集群，其中，所述云服务平台包括：云存储端、云服务端和模型编辑优化端，其中，

所述云存储端，用于存储用户提交的建模素材和生成的三维建模结果；

所述云服务端，用于对用户请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给所述三维建模集群进行三维建模；

所述模型编辑优化端，用于对所述三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型，并将所述最终三维模型存储至所述云存储端中，以供用户下载。

2.如权利要求1所述的三维重建和编辑系统，其特征在于，所述三维建模集群中设置有三维建模程序，在用户登录所述云服务平台，且上传了用于三维建模的建模素材后，响应于用户申请的三维建模服务，触发所述三维建模程序进行三维建模。

3.如权利要求1所述的三维重建和编辑系统，其特征在于，所述云服务端包括：

素材获取模块，用于在用户登录所述云服务平台后，接收用户上传的建模素材；

素材类型确定模块，用于确定用户上传的建模素材的类型；

负载均衡模块，用于根据确定的素材类型，将所述建模任务划分为建模任务提交队列，并采用负载均衡的方式将所述提交队列分配至所述三维建模集群进行三维建模。

4.如权利要求3所述的三维重建和编辑系统，其特征在于，所述素材类型包括：图片序列或者视频。

5.如权利要求1所述的三维重建和编辑系统，其特征在于，所述模型编辑优化端中设置有虚拟应用程序，通过所述虚拟应用程序对所述初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型。

6.一种三维重建和编辑方法，其特征在于，包括：

在用户登录云服务平台后，将用户本地的建模素材上传至云存储端；

对用户所请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给所述三维建模集群进行三维建模；

对所述三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型，并将所述最终三维模型存储至所述云存储端中，以供用户下载。

7.如权利要求6所述的三维重建和编辑方法，其特征在于，所述三维建模集群进行三维建模，包括：

所述三维建模集群通过内置的三维建模程序进行三维建模。

8.如权利要求6所述的三维重建和编辑方法，其特征在于，对所述建模请求所请求的建模任务进行负载均衡，并将负载均衡后的建模任务分配给所述三维建模集群进行三维建模，包括：

接收用户上传的建模素材；

确定用户上传的建模素材的类型；

根据确定的素材类型，将所述建模任务划分为建模任务提交队列，并采用负载均衡的方式将所述提交队列分配至所述三维建模集群进行三维建模。

9.如权利要求8所述的三维重建和编辑方法，其特征在于，所述素材类型包括：图片或者视频。

10.如权利要求6所述的三维重建和编辑方法，其特征在于，对所述三维建模集群三维建模后得到的初始三维模型进行编辑优化，包括：

通过虚拟应用程序对所述初始三维模型进行编辑优化，得到最终三维模型。