基于单张照片的浮雕建模方法技术

本发明专利技术提出一种基于单张照片的浮雕建模方法，包括：将单张彩色照片转化为灰度图；确定灰度图的轮廓边界；根据灰度图的灰度值确定浮雕表层像素的高度，构建浮雕上表面，并构建出浮雕的侧表面；基于轮廓边界，根据工艺对底面厚度、形状的需求添加底面；重构各个表面的三角面片；生成STL格式模型文件。通过对单张彩色照片进行预处理得到对应的灰度图，根据灰度图的灰度值构建浮雕模型，生成可直接用于3D打印的STL格式模型文件，解决了传统的基于三维扫描或基于不同角度的多幅照片进行三维重建技术中存在的普及程度低的技术问题，能够给出更加逼真的三维模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机应用
，具体地说，涉及一种基于单张照片的浮雕建模 方法。
技术介绍
目前用于3D打印的三维模型建立的主要有两种途径：一是通过对三维扫描设备 获取的数据进行三维重建，但扫描设备价格高，普及程度低；二是通过专业的三维设计软件 进行三维设计，此种方式要求操作人员要具有丰富的专业知识，熟练使用建模软件，而且操 作复杂，周期较长，因此普及程度也比较低。 数码相机的普及与手机拍照功能的完善，使得数字化图像的获取十分简便，基于 此，近年来基于照片进行三维重建的技术有所发展。其方法是通过使用不同角度的多幅照 片来进行三维重建，但该技术需要通过专业手段获取多个角度拍摄的多幅照片，但普通用 户难以通过专业的手段获取图像，普及程度也不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，通过对单张彩色照片进行预处 理得到对应的灰度图，根据灰度图的灰度值构建浮雕模型，解决了传统的基于三维扫描或 基于不同角度的多幅照片进行三维重建技术中存在的普及程度低的技术问题。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现： 提出一种，包括：将单张彩色照片转化为灰度图；确定 灰度图的轮廓边界；根据灰度图的灰度值确定浮雕表层像素的高度，构建浮雕上表面，并构 建出浮雕的侧表面；基于轮廓边界，根据工艺对底面厚度、形状的需求添加底面；重构各个 表面的三角面片；生成STL格式模型文件。 进一步的，在根据灰度图的灰度值确定浮雕表层像素的高度之前，所述方法还包 括：对灰度图进行滤波处理。 进一步的，将单张彩色照片转化为灰度图，具体为：基于gray= (R*299+G*587+B*114)/1000,采用加权平均值法获取每个像素点的灰度值；其中，R、G、B为 彩色照片像素的颜色值。 进一步的，所述对灰度图进行滤波处理，具体为：针对当前像素选取像素模板；计 算像素模板中所有像素的灰度均值；该灰度均值赋予所述当前像素；其中，所述像素模板 为所述当前像素近邻的多个像素组成。 进一步的，所述确定灰度图的轮廓边界，具体为：设定一个正方形元素，所述正方 形元素的边长为相邻像素的中心距；使用所述正方形元素遍历滤波后灰度图的像素；记录 遍历过程中，所述正方形元素每定位一次时其四个顶点的灰度值；设定阈值，以确定遍历过 程中所述正方形元素四个顶点对应的状态；基于遍历过程中四个顶点对应的状态，确定滤 波后灰度图的轮廓边界。 进一步的，所述重构各个表面的三角面片，为基于区域增长算法完成模型表面三 角网格化，具体包括：查询点Ζ5Γ中的最尚Z坐标；在具有最尚Z坐标点的附近选择两个邻接 点构建种子三角形；求出所述种子三角形的法向量，作为整个浮雕表面三角，面片法向的参 考向量；利用所述种子三角形的三条边建立初始边队列；从边队列中出队一条边，搜索邻 接点并构建新三角形；将新三角形增加的边作为新建活动边加入边队列，循环直到活动边 为空。 与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是： 本专利技术提出的中，首先将单张彩色照片转化成灰度图， 对灰度图进行滤波处理，平滑了噪声，降低了噪声对图像的影响；采用正方形元素遍历灰度 图中所有像素点，确定图像的边界轮廓线，根据灰度值确定浮雕上表面像素的高度；采用区 域增长算法实现模型表面三角网格化，生成可直接用于3D打印的STL文件，算法实现容易 且效果好，而且仅需单张照片即可实现，无需采用专业方法获取多角度的多幅照片进行三 维重建，适合推广普及，解决了传统的基于三维扫描或基于不同角度的多幅照片进行三维 重建技术中存在的普及程度低的技术问题。 结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更 加清楚。【附图说明】 图1为本专利技术实施例提出的的流程图； 图2为本专利技术实施例提出的正方形元素的示意图； 图3为本专利技术实施例提出的轮廓边界建立示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细地说明。 如图1所示，本专利技术提出的，包括如下步骤： 步骤Sll :将单张彩色照片转化为灰度图。 采用加权平均值算法获取单张彩色照片中每个像素点的灰度值，具体基于gray= (R*299+G*587+B*l 14) /1000来获取，其中，R、G、B为彩色照片像素的颜色值。 步骤S12 :对灰度图进行滤波处理。此为优选步骤。 具体的，在单张照片中，针对待处理的当前像素点（x，y)，选择一个像素模板，该像 素模板由当前像素近邻的若干像素组成；然后计算像素模板中所有像素的灰度均值，再把 该灰度均值赋予当前像素点（X，y)，作为处理后图像在该点上的灰度值g (X，y)，即g (X， y)=l/m Σ f (x，y)，m为该模板中包含当前像素在内的像素总个数。 步骤S13 :确定灰度图的轮廓边界。 具体的，如图2所示，设定一个正方形元素，该正方形元素的边长为相邻像素的中 心距，四个顶点分别标注为a、b、c、d。然后设定正方形元素的一个顶点a为基点。其中，像 素的中心距为两相邻像素的中间距，由照片的分辨率决定，分辨率高则中心距小，分辨率低 则中心距大；照片分辨率确定，则像素的中心距确定。 使用正方形元素遍历滤波后灰度图的像素。其中，把正方形元素的四个基点按序 依次对应灰度图的像素。然后记录遍历过程中，正方形元素每定位一次时其四个顶点的灰 度值。设定一个阈值，用以确定遍历过程中正方形元素四个顶点对应的状态，具体的，顶点 对应的像素的灰度值大于阈值时，标识该顶点的状态为" 1"，否则标识为"0"。可见，对于一 个正方形元素来说，其对应16种状态，如下表一所示：最后，基于遍历过程中四个顶点对应的状态，确定滤波后灰度图的轮廓边当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于单张照片的浮雕建模方法，其特征在于，包括：将单张彩色照片转化为灰度图；确定灰度图的轮廓边界；根据灰度图的灰度值确定浮雕表层像素的高度，构建浮雕上表面，并构建出浮雕的侧表面；基于轮廓边界，根据工艺对底面厚度、形状的需求添加底面；重构各个表面的三角面片；生成STL格式模型文件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王红，王雅伯，张莉，
申请(专利权)人：青岛尤尼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37