一种用于构建人体三维模型的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及计算机机器视觉技术领域，公开了一种用于构建人体三维模型的方法及系统，以快速有效且准确地实现对人体三维模型的构建；本发明专利技术的方法包括采用深度相机获取待构建人体的深度图像和与深度图像同步的RGB图像，并对深度图像进行预处理，深度图像为点云数据；从经过预处理后的深度图像中选取初始点云块，查找与初始点云块匹配的点云块，并对匹配成功的点云块与初始点云块进行配准以得到待构建人体的点云数据模型；采用方向距离函数优化待构建人体的点云数据模型，并采用泊松表面重建方法根据点云数据模型重建待构建人体的三维模型。

A Method and System for Constructing Human Three-Dimensional Models

【技术实现步骤摘要】
一种用于构建人体三维模型的方法及系统
本专利技术涉及计算机机器视觉
，尤其涉及一种用于构建人体三维模型的方法及系统。
技术介绍
目前，针对于人体的三维模型构建方法种类较多，例如使用内存高效多层GPU数据结构的方法对人体的三位模型进行重建，或者使用可移动体积的KinectFusion方法在室外大场景的情况下进行人体三维模型重建，但是，采用该两种方法会出现部分数据缺失和扫描模型闭合处出现不规则形变的现象。此外，还可以通过低分辨率下的图像轮廓和深度数据结合从SCAPE模型中估计人体形状从而达到人体三维模型重建的目的,但是这种方法的重建精度不高，容易出现脸部、服装等细节不明显的情况；或者还可以通过使用多个深度相机扫描站在转台上的静态人体,然后用一个初始模型对扫描数据进行迭代变形来重建人体，但是这种方法需要一个转台和多个深度相机，成本较大且通常受场地限制。因此，如何快速有效且准确地实现对人体三维模型的构建成为一个急需解决的问题
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种用于构建人体三维模型的方法及系统，以快速有效且准确地实现对人体三维模型的构建。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于构建人体三维模型的方法，包括以下步骤：S1：采用深度相机获取待构建人体的深度图像和与所述深度图像同步的RGB图像，并对所述深度图像进行预处理，所述深度图像为点云数据；S2：从经过预处理后的深度图像中选取初始点云块，查找与所述初始点云块匹配的点云块，并对匹配成功的点云块与初始点云块进行配准以得到待构建人体的点云数据模型；S3：采用方向距离函数优化所述待构建人体的点云数据模型，并采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述待构建人体的三维模型。优选地，所述S1中，对所述深度图像进行预处理具体包括：对多个深度图像的点云数据进行数据融合，缩短深度图像中相邻点的距离并对所述深度图像进行光滑处理。优选地，所述S2具体包括以下步骤：S21：从深度图像的第k帧中选取至少三个点云块作为初始点云块，并从第k+1帧中选取与所述初始点云块距离最近的对应个数的点云块，计算该相邻两帧中的点云块之间的法相角度和距离，如果所述法向角度和距离都小于设定值，则认为匹配点云块成功；反之，则进入S2；S22：将初始点云块和未匹配成功的点云块分别投影到各自同步的RGB图像上，在第k+1帧RGB图像上选取与第K帧RGB图像中近似的RGB块；S23：计算两者之间的相似度，如果相似度小于阈值则返回S22重新选取近似的RGB块；如果大于阈值，则将近似的RGB块投影至深度图像，返回步骤S21重新匹配点云块，直至匹配点云块成功；S24：采用高斯混合模型进一步对已经匹配成功的点云块进行局部配准，并采用曲线插值的方法对经过局部配准的点云块进行全局配准，得到待构建人体的点云数据模型。优选地，所述S3具体包括以下步骤：S31：获取所述点云数据模型的表面的有向点集，并将所述有向点集转换为模型指示函数；S32：采用所述指示函数提取对应等值面，得到三维重建表面；S33：采用八叉树技术优化所述三维表面。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种用于构建人体三维模型的系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种用于构建人体三维模型的方法及系统，首先采用深度相机获取待构建人体的深度图像和与所述深度图像同步的RGB图像，并对所述深度图像进行预处理，所述深度图像为点云数据；然后从经过预处理后的深度图像中选取初始点云块，查找与所述初始点云块匹配的点云块，并对匹配成功的点云块与初始点云块进行配准以得到待构建人体的点云数据模型；再采用方向距离函数优化所述待构建人体的点云数据模型，并采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述待构建人体的三维模型；可以快速有效且准确地实现对人体三维模型的构建。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的用于构建人体三维模型的方法流程图；图2是本专利技术优选实施例的深度图像与RGB图像之间的映射关系图；图3是本专利技术优选实施例的理想配准情况示意图；图4是本专利技术优选实施例的不理想配准情况示意图；图5是本专利技术优选实施例的局部配准结果图；图6是本专利技术优选实施例的全局配准结果图；图7是采用传统方法构建的人体三维模型图；图8是本专利技术优选实施例的构建的人体三维模型图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“两侧”、“外侧”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。实施例1参见图1，本实施例提供一种用于构建人体三维模型的方法，包括：S1：采用深度相机获取待构建人体的深度图像和与深度图像同步的RGB图像，并对深度图像进行预处理，其中，深度图像为点云数据；S2：从经过预处理后的深度图像中选取初始点云块，查找与初始点云块匹配的点云块，并对匹配成功的点云块与初始点云块进行配准以得到待构建人体的点云数据模型；S3：采用方向距离函数优化待构建人体的点云数据模型，并采用泊松表面重建方法根据点云数据模型重建待构建人体的三维模型。上述的用于构建人体三维模型的方法，可以快速有效且准确地实现对人体三维模型的构建，使用方便。作为本实施例优选的实施方式，S1中，对深度图像进行预处理具体包括：对多个深度图像的点云数据进行数据融合，缩短深度图像中相邻点的距离并对深度图像进行光滑处理。其中，对多个深度图像的点云数据进行数据融合可以修复深度图像中的孔洞；缩短深度图像中相邻点的距离可以提高分辨率；对深度图像进行光滑处理可以减少图像的毛刺现象。优选地，对多个深度图像的点云数据进行数据融合采用误差分布模式进行，可以减少或者避免多个深度图像融合引起的噪声积累现象。作为本实施例优选的实施方式，S2具体包括以下步骤：S21：从深度图像的第k帧中选取至少三个点云块作为初始点云块，并从第k+1帧中选取与初始点云块距离最近的对应个数的点云块，计算该相邻两帧中的点云块之间的法相角度和距离，如果法向角度和距离都小于设定值，则认为匹配点云块成功；反之，则进入S2；S22：将初始点云块和未匹配成功的点云块分别投影到各自同步的RGB图像上，在第k+1帧RGB图像上选取与第K帧RGB图像中近似的RGB块；S23：计算两者之间的相似度，如果相似度小于阈值则返回S22重新选取近似的RGB块；如果大于阈值，则将近似的RGB块投影至深度图像，返回步骤S21重新匹配点云块，直至匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于构建人体三维模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用深度相机获取待构建人体的深度图像和与所述深度图像同步的RGB图像，并对所述深度图像进行预处理，所述深度图像为点云数据；S2：从经过预处理后的深度图像中选取初始点云块，查找与所述初始点云块匹配的点云块，并对匹配成功的点云块与初始点云块进行配准以得到待构建人体的点云数据模型；S3：采用方向距离函数优化所述待构建人体的点云数据模型，并采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述待构建人体的三维模型。

【技术特征摘要】
1.一种用于构建人体三维模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用深度相机获取待构建人体的深度图像和与所述深度图像同步的RGB图像，并对所述深度图像进行预处理，所述深度图像为点云数据；S2：从经过预处理后的深度图像中选取初始点云块，查找与所述初始点云块匹配的点云块，并对匹配成功的点云块与初始点云块进行配准以得到待构建人体的点云数据模型；S3：采用方向距离函数优化所述待构建人体的点云数据模型，并采用泊松表面重建方法根据所述点云数据模型重建所述待构建人体的三维模型。2.根据权利要求1所述的用于构建人体三维模型的方法，其特征在于，所述S1中，对所述深度图像进行预处理具体包括：对多个深度图像的点云数据进行数据融合，缩短深度图像中相邻点的距离并对所述深度图像进行光滑处理。3.根据权利要求1所述的用于构建人体三维模型的方法，其特征在于，所述S2具体包括以下步骤：S21：从深度图像的第k帧中选取至少三个点云块作为初始点云块，并从第k+1帧中选取与所述初始点云块距离最近的对应个数的点云块，计算该相邻两帧中的点云块之间的法相角度和距离，如果所述法向角度和距离都小于设定值，则认为匹配点云块成功...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏东，刘干普，张翀，
申请(专利权)人：湖南视觉伟业智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43