CN112530005A - 一种三维模型直线结构识别与自动修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模型直线结构识别与自动修复方法，其步骤如下：首先稀疏重建保存图片姿态信息；重新建立三维模型；基于图片姿态获取每个图片快照，并形成图对集合；对图片中的直线轮廓进行识别；直线约束映射到三维模型；三维模型直线结构修复。一种三维模型直线识别，包括图片输入器、对比图片库、图片存储库、中央处理器、图片处理器、扫描相机以及自动修复模块，本发明可以有效的提升三维重建模型的效果，能够解决三维重建过程中直线结构不准确的问题，并可以从整体上提升三维模型的模型结构体验。

Description

一种三维模型直线结构识别与自动修复方法

技术领域

本发明涉三维模型技术领域，具体的为一种三维模型直线结构识别与自动修复方法。

背景技术

目前，三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成，但是也可以用其它方法生成。作为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。尽管通常按照虚拟的方式存在于计算机或者计算机文件中，但是在纸上描述的类似模型也可以认为是三维模型。三维模型广泛用任何使用三维图形的地方。实际上，它们的应用早于个人电脑上三维图形的流行。

许多计算机游戏使用预先渲染的三维模型图像作为sprite用于实时计算机渲染。现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。三维模型本身是不可见的，可以根据简单的线框在不同细节层次渲染的或者用不同方法进行明暗描绘(shaded)。但是，许多三维模型使用纹理进行覆盖，将纹理排列放到三维模型上的过程称作纹理映射。纹理就是一个图像，但是它可以让模型更加细致并且看起来更加真实。例如，一个人的三维模型如果带有皮肤与服装的纹理那么看起来就比简单的单色模型或者是线框模型更加真实。除了纹理之外，其它一些效果也可以用于三维模型以增加真实感。例如，可以调整曲面法线以实现它们的照亮效果，一些曲面可以使用凸凹纹理映射方法以及其它一些立体渲染的技巧。三维模型经常做成动画，例如，在故事片电影以及计算机与视频游戏中大量地应用三维模型。它们可以在三维建模工具中使用或者单独使用。为了容易形成动画，通常在模型中加入一些额外的数据，例如，一些人类或者动物的三维模型中有完整的骨骼系统，这样运动时看起来会更加真实，并且可以通过关节与骨骼控制运动。

现有技术中的三维模型三维重建过程中直线结构不准确无法从整体上提升三维模型的模型结构体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维模型直线结构识别与自动修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维模型直线自动修复方法，其步骤如下：

S1：首先稀疏重建保存图片姿态信息；

S2：重新建立三维模型；

S3：基于图片姿态获取每个图片快照，并形成图对集合；

S4：对图片中的直线轮廓进行识别；

S5：直线约束映射到三维模型；

S6：三维模型直线结构修复。

进一步的，所述步骤S1在稀疏重建过程，会得到稀疏的点云和图片的姿态信息，保存图片的姿态信息。

进一步的，所述步骤S3和S4中在三维模型重建完成之后，在三维模型中利用稀疏重建图片的姿态信息构建模型中camera的位置，通过camera获取相同姿态下模型的快照，每一个图片和其对应的快照构成一个图对；

进一步的，所述步骤S4、S5以及S6中，在每个图对中，对图片中的直线轮廓进行识别，当图片中识别的直线通过快照映射到三维模型中，利用直线的约束对三维模型的结构进行修复。

一种三维模型直线识别，包括图片输入器、对比图片库、图片存储库、中央处理器、图片处理器、扫描相机以及自动修复模块，所述中央处理器与对比图片库、图片存储库、图片处理器、扫描相机以及自动修复模块电连接，所述图片输入器与图片对比库电连接。

进一步的，其识别步骤如下：

S1：首先通过图片输入器输入三维模型对比图片，并存入对比图片库；

S2：接着扫描相机将画出的三维模型直线轮廓进行扫描识别；

S3：中央处理器将扫描相机传输过来的数据进行转换，并传输至图片处理器；

S4：图片对比库将图片输入器内的三维模型图片传输至中央处理器，中央处理器将该图片与扫描相机的图片同时传输至图片处理器；

S5：图片处理器将两个图片进行轮廓对比；

S6：若合格则直接通过中央处理器将数据传输至图片存储库，若不合格则通过中央处理器输送至自动修复模块进行修复，修复完成后再通过中央处理器输至图片处理器进行轮廓对比，以此往复，直至合格为止。

进一步的，所述步骤S2中所用的扫描相机为高清相机。

进一步的，所述中央处理器用于对数据的转换以及传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可以有效的提升三维重建模型的效果，能够解决三维重建过程中直线结构不准确的问题，并可以从整体上提升三维模型的模型结构体验。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的自动修复方法步骤图；

图2为本发明一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的系统图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种三维模型直线自动修复方法，其步骤如下：

S1：首先稀疏重建保存图片姿态信息；

S2：重新建立三维模型；

S3：基于图片姿态获取每个图片快照，并形成图对集合；

S4：对图片中的直线轮廓进行识别；

S5：直线约束映射到三维模型；

S6：三维模型直线结构修复。

为了进一步提高一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的使用功能，所述步骤S1在稀疏重建过程，会得到稀疏的点云和图片的姿态信息，保存图片的姿态信息。

为了进一步提高一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的使用功能，所述步骤S3和S4中在三维模型重建完成之后，在三维模型中利用稀疏重建图片的姿态信息构建模型中camera的位置，通过camera获取相同姿态下模型的快照，每一个图片和其对应的快照构成一个图对；

为了进一步提高一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的使用功能，所述步骤S4、S5以及S6中，在每个图对中，对图片中的直线轮廓进行识别，当图片中识别的直线通过快照映射到三维模型中，利用直线的约束对三维模型的结构进行修复。

一种三维模型直线识别，包括图片输入器、对比图片库、图片存储库、中央处理器、图片处理器、扫描相机以及自动修复模块，所述中央处理器与对比图片库、图片存储库、图片处理器、扫描相机以及自动修复模块电连接，所述图片输入器与图片对比库电连接。

为了进一步提高一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的使用功能，其识别步骤如下：

S1：首先通过图片输入器输入三维模型对比图片，并存入对比图片库；

S2：接着扫描相机将画出的三维模型直线轮廓进行扫描识别；

S3：中央处理器将扫描相机传输过来的数据进行转换，并传输至图片处理器；

S4：图片对比库将图片输入器内的三维模型图片传输至中央处理器，中央处理器将该图片与扫描相机的图片同时传输至图片处理器；

S5：图片处理器将两个图片进行轮廓对比；

S6：若合格则直接通过中央处理器将数据传输至图片存储库，若不合格则通过中央处理器输送至自动修复模块进行修复，修复完成后再通过中央处理器输至图片处理器进行轮廓对比，以此往复，直至合格为止。

为了进一步提高一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的使用功能，所述步骤S2中所用的扫描相机为高清相机。

为了进一步提高一种三维模型直线结构识别与自动修复方法的使用功能，所述中央处理器用于对数据的转换以及传输。

本发明可以有效的提升三维重建模型的效果，能够解决三维重建过程中直线结构不准确的问题，并可以从整体上提升三维模型的模型结构体验。

实施例，本发明针对现有技术中的缺陷，可运用于多个领域，实际应用如下：

1.用于城市规划

对城市的未来形态进行预演，消失的城市形态也可以重新模拟出来，并根据规划成果随时进行修改，从而获得城市规划方案调整的科学依据，使城市规划更具前瞻性。

2.用于旅游

建模技术不仅可以展现城市现有景观，而且能够再现不复存在的和正在规划建设中的景点，从而对城市起到宣传作用，有助于扩大城市影响、吸引投资和游客。

3.用于城市管理

三维模型直线结构识别与自动修复技术可以更加准确快速的完成城市灾害事件和突发事件的动态模拟，实现城市各类信息的可视化查询，为政府对城市的管理和服务提供决策。

4.用于城市环境动态变化研究

使用三维模型直线结构识别与自动修复技术可以更快的将大量的统计数据转换成容易理解的图像，表现人类活动对环境施加的压力，预测不同人类活动条件下的环境效应。

随着电脑硬件和CAD软件的发展，传统的平面图设计模式正在被新的模式所取代。传统的二维图纸承担着产品从设计到成品全过程的标准的作用，但众所周知，特别当产品结构比较复杂时，二维图纸在很多时候不能完全描述清楚，甚而有时会有理解差异，这样在产品流程中传递时，可能最后产品与设计有差异。

三维建模方式是在设计时以三维模型作为产品全过程的标准，这样保证了最后产品与设计初衷的吻合性，当然整个过程二维图也是必不可少的。

因此三维建模在机械行业正在被越来越广泛地应用，而且也是发展方向。

以上都是三维建模必不可少的，本发明利用三维模型直线结构识别与自动修复，大大提高了其效率。

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

Claims (8)

1.一种三维模型直线自动修复方法，其特征在于：其步骤如下：

S1：首先稀疏重建保存图片姿态信息；

S2：重新建立三维模型；

S3：基于图片姿态获取每个图片快照，并形成图对集合；

S4：对图片中的直线轮廓进行识别；

S5：直线约束映射到三维模型；

S6：三维模型直线结构修复。

2.根据权利要求1所述的一种三维模型直线自动修复方法，其特征在于：所述步骤S1在稀疏重建过程，会得到稀疏的点云和图片的姿态信息，保存图片的姿态信息。

3.根据权利要求1所述的一种三维模型直线自动修复方法，其特征在于：所述步骤S3和S4中在三维模型重建完成之后，在三维模型中利用稀疏重建图片的姿态信息构建模型中camera的位置，通过camera获取相同姿态下模型的快照，每一个图片和其对应的快照构成一个图对。

4.根据权利要求1所述的一种三维模型直线自动修复方法，其特征在于：所述步骤S4、S5以及S6中，在每个图对中，对图片中的直线轮廓进行识别，当图片中识别的直线通过快照映射到三维模型中，利用直线的约束对三维模型的结构进行修复。

5.一种三维模型直线识别，其特征在于：包括图片输入器、对比图片库、图片存储库、中央处理器、图片处理器、扫描相机以及自动修复模块，所述中央处理器与对比图片库、图片存储库、图片处理器、扫描相机以及自动修复模块电连接，所述图片输入器与图片对比库电连接。

6.根据权利要求5所述的一种三维模型直线识别，其特征在于：其识别步骤如下：

S1：首先通过图片输入器输入三维模型对比图片，并存入对比图片库；

S2：接着扫描相机将画出的三维模型直线轮廓进行扫描识别；

S3：中央处理器将扫描相机传输过来的数据进行转换，并传输至图片处理器；

S4：图片对比库将图片输入器内的三维模型图片传输至中央处理器，中央处理器将该图片与扫描相机的图片同时传输至图片处理器；

S5：图片处理器将两个图片进行轮廓对比；

S6：若合格则直接通过中央处理器将数据传输至图片存储库，若不合格则通过中央处理器输送至自动修复模块进行修复，修复完成后再通过中央处理器输至图片处理器进行轮廓对比，以此往复，直至合格为止。

7.根据权利要求6所述的一种三维模型直线识别，其特征在于：所述步骤S2中所用的扫描相机为高清相机。

8.根据权利要求6所述的一种三维模型直线识别，其特征在于：所述中央处理器用于对数据的转换以及传输。

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