一种基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法技术

本发明专利技术提供了一种基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法，属于三维重建领域。输入一张大熊猫二维图像；获取大熊猫二维关键点和图像轮廓分割，设置关键点与三维模型顶点的对应关系；利用先验信息大熊猫SMAL模型，通过更新形状和姿态参数来控制大熊猫三维模型的形变；对形变模型进行透视投影获取投影关键点及投影区域，构建总能量优化函数；将能量优化函数最小化，迭代更新形状参数和姿态参数；将参数与SMAL模型结合可以得到最终大熊猫三维重建的结果。本方法利用能量优化的方式结合大熊猫SMAL模型这一先验信息，可直接从二维图像中重建出大熊猫的三维模型，填补了大熊猫三维重建领域的空白。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法
本专利技术属于三维重建领域，尤其涉及一种基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法。
技术介绍
三维重建作为计算机视觉领域热门的研究方向，已广泛应用于自动驾驶、数字考古、医学三维成像等领域，近年来，三维重建越来越多的被应用在动物形态学研究中，但由于动物具有非刚性，易形变的特性，导致三维重建难度较大。大熊猫作为中国的国宝，国家一级保护动物，我国在很多地方都开设了大熊猫研究基地用于对大熊猫的研究与保护，但是大熊猫的三维重建目前是相对空白的领域。通过对大熊猫三维重建技术的深入研究，可以真实、完整地反映出大熊猫的空间形态结构，将大熊猫模型以最直观的形式传播展示，还能够将大熊猫体尺测量方式由接触式改为非接触式，降低成本节约资源的同时提高效率，完成包括大熊猫体高、体长、胸围等的测量，更清楚地了解大熊猫的发育状况，比如高矮胖瘦、体重增减、体长增减等，从而进一步分析大熊猫的生活环境和健康状况，最终更好地保护大熊猫物种，提高大熊猫的保护水平。同时，通过快速三维重建和三维展示等，以灵活多样的形式，使人们对大熊猫有更加直观、全面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、输入大熊猫二维图像以及大熊猫参数化三维模型SMAL；/nS2、提取大熊猫二维图像的关键点和轮廓剪影分割图，并设置所述关键点与大熊猫参数化三维模型SMAL顶点的对应关系；/nS3、更新大熊猫参数化三维模型SMAL的形状参数、姿态参数以及平移参数，得到新的大熊猫三维模型，并将新的大熊猫三维模型进行透视投影获取对应的投影关键点和投影区域；/nS4、将投影关键点与大熊猫二维图像的关键点进行匹配，以及将轮廓剪影分割图与投影区域进行匹配，并根据两个匹配结果及对应关系构建能量优化函数；/nS5、判断能量优化函数是否小于阈值，若...

【技术特征摘要】
1.一种基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、输入大熊猫二维图像以及大熊猫参数化三维模型SMAL；
S2、提取大熊猫二维图像的关键点和轮廓剪影分割图，并设置所述关键点与大熊猫参数化三维模型SMAL顶点的对应关系；
S3、更新大熊猫参数化三维模型SMAL的形状参数、姿态参数以及平移参数，得到新的大熊猫三维模型，并将新的大熊猫三维模型进行透视投影获取对应的投影关键点和投影区域；
S4、将投影关键点与大熊猫二维图像的关键点进行匹配，以及将轮廓剪影分割图与投影区域进行匹配，并根据两个匹配结果及对应关系构建能量优化函数；
S5、判断能量优化函数是否小于阈值，若是，则进入步骤S6，否则，采用梯度下降法最小化能量优化函数，并返回步骤S3；
S6、输出估计的形状参数、姿态参数以及平移参数，并将形状参数、姿态参数以及平移参数与大熊猫参数化三维模型SMAL相结合，重建形变后的大熊猫三维模型。


2.根据权利要求1所述的基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法，其特征在于，所述步骤S4中能量优化函数包括关键点重投影最小化函数、轮廓重投影最小化函数、相机参数惩罚项、形状惩罚项以及姿态惩罚项。


3.根据权利要求2所述的基于能量优化的大熊猫三维模型重建方法，其特征在于，所述能量优化函数的表达式如下：
E(β,r,t)＝Ekp(β,r,t)+Esil(β,r,t)+Ecam(f)+Eshape(β)+Epose(r)
其中，E(·)表示能量优化函数，Ekp(·)表示关...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡绍湘，陈鹏，罗敏，侯蓉，蒋岚，廖志武，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51