一种通过多角度图像集重构三维模型的方法、介质及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种通过多角度图像集重构三维模型的方法、介质及系统，包括：根据预定的拍摄角度和拍摄距离，提示并获取对目标连续拍摄到的图像集；提取多张图像中目标的特征点像素在图像中的位置，计算特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标；将所有特征点像素的相对坐标拟合得到目标的重构三维模型。本发明专利技术无需赖特种激光，雷达，红外等设备，通过单一的二维图形采集设备，多次换角度拍摄目标的二维图像，经过空间几何方法计算出特征点像素的空间坐标，再进行拟合，构造出目标的三维模型，确保可靠便利，并满足曲面上高精度的要求。

A Method, Medium and System for Reconstructing Three-Dimensional Models from Multi-Angle Image Sets

The invention provides a method, a medium and a system for reconstructing a three-dimensional model through a multi-angle image set, which includes prompting and acquiring an image set continuously captured by a target according to a predetermined shooting angle and shooting distance, extracting the position of the feature point pixels of the target in an image from a plurality of images, calculating the relative coordinates of the feature point pixels in space, and obtaining all the feature point images. The relative coordinates of all feature points are fitted to get the reconstructed three-dimensional model of the target. The invention does not need Wright special laser, radar, infrared and other equipment, takes two-dimensional image of the target through a single two-dimensional graphics acquisition device, changes angles several times, calculates the spatial coordinates of the feature point pixels through spatial geometric method, and then fits them, constructs the three-dimensional model of the target, ensures reliability and convenience, and meets the requirements of high precision on the surface.

【技术实现步骤摘要】
一种通过多角度图像集重构三维模型的方法、介质及系统
本专利技术涉及测量、建模领域，具体地，涉及一种通过多角度图像集重构三维模型的方法、介质及系统。
技术介绍
随着基于RGB图像测绘的应用场景需要增多，从局部测量到整体测量，从表面细节的局部测量，以及通过若干种影像比例换算来评定最佳距离，而在测绘人体场景中面临尺寸精度要求高，表面曲度变化大，环境干扰因素多等。目前市面上主要有三种方法，(一)通过特有激光器扫描，再基于激光扫描获得的信息重新构造曲面，由多台同时扫描或单台多次变角度扫描缝合成像面；(二)通过相控雷达扫描，根据返回的若干个点的距离信息测绘面距离；(三)通过红外线光捕捉到一片片局部的深度信息后，拟合重构曲面。这三种各有优点，但在人体尺寸测绘上，在半分钟内的可接受扫描时间内，且在拍摄距离最佳的1米距离，第一种特种光学器件的造价高，精度的稳定性需通过定期人工干预调教，固定安装后单次扫描速度最快，但易受到外部环境光和物体反射干扰，需要不定期校准设备和水平；第二种的三维信息提取时间久，且曲面精度难提升，小物体表面信息遗失严重；第三种依赖专有红外特性，在现有红外传感器可靠视距范围内，拍摄物体深度信息的精度提升受硬件制约，对环境光照和拍摄目标上的色彩依存度大，需要不定期校准设备和水平。中国专利技术专利CN201610791587.1公开了一种基于人体扫描仪的标定方法及人体扫描系统，通过特有多个摄像头组成的人体扫描仪器，固定在特定位置对人体采取静态扫描，仍然依赖于特有的物理设备。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种通过多角度图像集重构三维模型的方法、介质及系统。根据本专利技术提供的一种通过多角度图像集重构三维模型的方法，包括步骤：交互拍摄步骤：根据预定的拍摄角度和拍摄距离，提示并获取对目标连续拍摄到的图像集；特征点空间坐标构造步骤：提取多张图像中目标的特征点像素在图像中的位置，计算特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标；点云集拟合成像步骤：将所有特征点像素的相对坐标拟合得到目标的重构三维模型。较佳的，所述交互拍摄步骤具体包括：提示并获取预定拍摄角度和拍摄距离的连续拍摄的图像集，判断拍摄得到的每张图像是否符合要求；在不符合要求的情况下，增强提示并获取重新拍摄的图像集，直至所有图像都符合要求。较佳的，所述特征点空间坐标构造步骤具体包括：根据图像的拍摄角度和拍摄距离，将图像放置在空间内，计算图像中特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标，将所有特征点像素的相对坐标加权平均换算得到加权平均后的相对坐标。较佳的，所述点云集拟合成像步骤采用分层拟合，具体包括：第一拟合子步骤：通过直线拟合方式拟合相邻第一距离内的特征点像素；第二拟合子步骤：通过多顶点贝塔曲线拟合方式拟合相邻第二距离内的特征点像素；第三拟合子步骤：通过多顶点折直线拟合方式拟合相邻第三距离内的特征点像素；其中，第一距离的长度小于第二距离的长度，第二距离的长度小于第三距离的长度。根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时上述的通过多角度图像集重构三维模型的方法的步骤。根据本专利技术提供的一种通过多角度图像集重构三维模型的系统，包括：交互拍摄模块：根据预定的拍摄角度和拍摄距离，提示并获取对目标连续拍摄到的图像集；特征点空间坐标构造模块：提取多张图像中目标的特征点像素在图像中的位置，计算特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标；点云集拟合成像模块：将所有特征点像素的相对坐标拟合得到目标的重构三维模型。较佳的，所述交互拍摄模块包括：提示并获取预定拍摄角度和拍摄距离的连续拍摄的图像集，判断拍摄得到的每张图像是否符合要求；在不符合要求的情况下，增强提示并获取重新拍摄的图像集，直至所有图像都符合要求。较佳的，所述特征点空间坐标构造模块包括：根据图像的拍摄角度和拍摄距离，将图像放置在空间上，计算图像中特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标。较佳的，所述点云集拟合成像模块采用分层拟合，具体包括：通过直线拟合方式拟合相邻第一距离内的特征点像素；通过多顶点贝塔曲线拟合方式拟合相邻第二距离内的特征点像素；通过多顶点折直线拟合方式拟合相邻第三距离内的特征点像素；其中，第一距离的长度小于第二距离的长度，第二距离的长度小于第三距离的长度。较佳的，所述特征点空间坐标构造模块还包括：将所有特征点像素的相对坐标加权平均换算得到加权平均后的相对坐标。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术无需赖特种激光，雷达，红外等设备，通过单一的二维图形采集设备，多次换角度拍摄目标的二维图像，经过空间几何方法计算出特征点像素的空间坐标，再进行拟合，构造出目标的三维模型，确保可靠便利，并满足曲面上高精度的要求。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的流程图；图2、3为本专利技术交互拍摄的示意图；图4为本专利技术特征点空间坐标构造的示意图；图5为本专利技术点云集拟合成像的局部示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术提供的一种通过多角度图像集重构三维模型的方法，主要包括三个步骤：交互拍摄步骤：如图2、3中的虚线所示，根据预定的拍摄角度和拍摄距离，提示并获取对目标连续拍摄到的图像集；为了更准确的实现建模，拍摄角度、距离越多越好，且需要覆盖目标的各个角度，对精度有要求的部位可以更加近距离拍摄，对精度要求低的部位，可远距离拍摄。特征点空间坐标构造步骤：提取多张图像中目标的特征点像素在图像中的位置，计算特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标；点云集拟合成像步骤：将所有特征点像素的相对坐标拟合得到目标的重构三维模型。所有特征点像素的相对坐标可按OBJ格式规范，存储在文件系统中。具体的，交互拍摄步骤具体包括：提示并获取预定拍摄角度和拍摄距离的连续拍摄的图像集，判断拍摄得到的每张图像是否符合要求，符合要求分为像素符合度，特定部分的曲线特征信息完整度，特定部位和角度等拍摄要求符合度，环境光照等参考信息符合度，特定部位的图像锐化度符合度，图像集数量综合覆盖表面的程度，局部细节需要高清结合拍摄设备的物理传感器核定拍摄距离和方位；在不符合要求的情况下，增强提示并获取重新拍摄的图像集，直至所有图像都符合要求。特征点空间坐标构造步骤具体包括：根据图像的拍摄角度和拍摄距离，将图像放置在如图4所示的空间内，具体的做法是，在首张图片拍摄后，建立一个特定的基准坐标系，后续的每一张图片，都被两个约束条件所约束，以确保坐标系的融合准确性A)根据拍摄设备本身的陀螺仪和重力传感器来做旋转和距离的推算；B)根据拍摄提示框的要求，每个目标拍摄身体部位都有特有的曲线图像特征，结合最初的基准坐标系和基准图，界定当前拍摄目标部位和角度是否满足拍摄空间要求，好让图像能放满整个空间内。计算图像中特征点像素在空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过多角度图像集重构三维模型的方法，其特征在于，包括步骤：交互拍摄步骤：根据预定的拍摄角度和拍摄距离，提示并获取对目标连续拍摄到的图像集；特征点空间坐标构造步骤：提取多张图像中目标的特征点像素在图像中的位置，计算特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标；点云集拟合成像步骤：将所有特征点像素的相对坐标拟合得到目标的重构三维模型。

【技术特征摘要】
1.一种通过多角度图像集重构三维模型的方法，其特征在于，包括步骤：交互拍摄步骤：根据预定的拍摄角度和拍摄距离，提示并获取对目标连续拍摄到的图像集；特征点空间坐标构造步骤：提取多张图像中目标的特征点像素在图像中的位置，计算特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标；点云集拟合成像步骤：将所有特征点像素的相对坐标拟合得到目标的重构三维模型。2.根据权利要求1所述的通过多角度图像集重构三维模型的方法，其特征在于，所述交互拍摄步骤具体包括：提示并获取预定拍摄角度和拍摄距离的连续拍摄的图像集，判断拍摄得到的每张图像是否符合要求；在不符合要求的情况下，增强提示并获取重新拍摄的图像集，直至所有图像都符合要求。3.根据权利要求1所述的通过多角度图像集重构三维模型的方法，其特征在于，所述特征点空间坐标构造步骤具体包括：根据图像的拍摄角度和拍摄距离，将图像放置在空间内，计算图像中特征点像素在空间中的相对坐标，得到所有特征点像素的相对坐标，将所有特征点像素的相对坐标加权平均换算得到加权平均后的相对坐标。4.根据权利要求1所述的通过多角度图像集重构三维模型的方法，其特征在于，所述点云集拟合成像步骤采用分层拟合，具体包括：第一拟合子步骤：通过直线拟合方式拟合相邻第一距离内的特征点像素；第二拟合子步骤：通过多顶点贝塔曲线拟合方式拟合相邻第二距离内的特征点像素；第三拟合子步骤：通过多顶点折直线拟合方式拟合相邻第三距离内的特征点像素；其中，第一距离的长度小于第二距离的长度，第二距离的长度小于第三距离的长度。5.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凤萍，
申请(专利权)人：盾钰上海互联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31