三维数字模型精细轮廓线提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种三维数字模型精细轮廓线提取方法，计算虚拟相机的外参和内参，确定虚拟视点；提取外轮廓线；筛选出可见面片；计算可见面片中相邻面片的法线方向的夹角的余弦值，若余弦值在第一预设范围内，将两相邻面片公共边上的两端点三维坐标和中点三维坐标转换到像素坐标系内，并将转换后的坐标的像素值进行二值化计算，得到面片轮廓线；计算可见面片的法线与面片质心指向虚拟视点的向量之间的夹角的余弦值，若余弦值在第二预设范围内，则将面片的顶点三维坐标、各边中点三维坐标和面片的质心三维坐标转换到像素坐标系内，并将转换后的坐标的像素值进行二值化计算，得到视线轮廓线；将外轮廓线、面片轮廓线和视线轮廓线合并，得到精细轮廓线。得到精细轮廓线。得到精细轮廓线。

【技术实现步骤摘要】
三维数字模型精细轮廓线提取方法及装置


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种三维数字模型精细轮廓线提取方法及装置。

技术介绍

[0002]三维数字模型已成为目前工业以及商业领域设计或展示高新技术产品的主流方式之一，其直观的效果和自然的交互使得三维加工制造以及三维视觉领域蓬勃发展。三维数字模型的轮廓线是一个模型的重要特征组成，其不仅包括一般概念中的物体与背景的分界线，即所谓的外轮廓线，针对复杂结构的三维数字模型，其外轮廓线之内的特征表示方式则需要内轮廓线来刻画。
[0003]三维数字模型的轮廓线在图形交互中的作用至关重要，特别是在文物保护领域，利用非接触式的三维测量技术获取文物的三维数字模型后，一般很难查看到文物的细节面貌，故使用文物的投影轮廓线可以快速且直观地研究文物的细节。
[0004]现有针对文物研究的技术中，有基于显示脊线提取了文物模型的线图的方式，该技术由于算法复杂，处理效率低，只能处理50万面片以下的模型。而现如今的大型模型都拥有成百上千万的面片，此类拥有成百上千万的面片的三维数字模型的精细轮廓线提取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，包括：S1:计算虚拟相机的内参，确定虚拟视点，根据所述虚拟视点计算所述虚拟相机的外参；S2:在所述虚拟视点位置提取所述三维数字模型的外轮廓线；S3:筛选出所述虚拟视点下的所有可见面片，所述可见面片为在所述虚拟视点下可见的、且在相同像素坐标处深度值最小的面片；S4:计算所述所有可见面片中相邻面片的法线方向的夹角的余弦值，若所述余弦值在第一预设范围内，则将两相邻面片公共边上的两端点三维坐标和中点三维坐标通过所述外参和内参转换到像素坐标系内，并将转换后的坐标的像素值进行二值化计算，得到所述三维数字模型的面片轮廓线；S5:计算所述所有可见面片的法线与面片质心指向所述虚拟视点的向量之间的夹角的余弦值，若所述余弦值在第二预设范围内，则将所述面片的顶点三维坐标、各边中点三维坐标和所述面片的质心三维坐标通过所述外参和内参转换到像素坐标系内，并将转换后的坐标的像素值进行二值化计算，得到所述三维数字模型的视线轮廓线；S6:将所述外轮廓线、所述面片轮廓线和所述视线轮廓线合并，得到所述三维数字模型的精细轮廓线。2.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述S1中计算虚拟相机的内参和外参包括：计算预设的真实相机的内参作为所述虚拟相机的内参；根据所述虚拟视点和所述三维数字模型的位姿关系计算所述虚拟相机的外参，所述外参包括旋转矩阵和平移向量。3.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述S1中确定虚拟视点包括：以所述三维数字模型的包围盒的几何中心为球心建立球坐标系，所述球坐标系包围所述三维数字模型；在所述球坐标系面上确定所述虚拟视点。4.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S2中基于所述虚拟视点提取所述三维数字模型的外轮廓线包括：接收三维数字模型中每个面片的顶点坐标，将所述顶点坐标通过所述外参和内参转换到像素坐标系内，得到像素坐标和对应的深度值；根据所述深度值将所述像素坐标处的像素值进行反二值化计算，得到反二值化效果图；将所述反二值化效果图进行形态学膨胀处理，处理后的图像减去处理前的图像，得到所述外轮廓线。5.根据权利要求4所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，根据所述深度值将所述像素坐标处的像素值进行反二值化计算包括：深度值大于0的像素坐标处的像素值反二值化为0，深度值等于0的像素坐标处的像素值反二值化为255。6.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S3中筛选出所述虚拟视点下的所有可见面片包括：
选出位于所述虚拟视点的视锥内、且像素坐标位于所述虚拟相机合法像素坐标系内的面片，将选出的面片打上标签；从打上标签的面片中，选出在相同像素坐标处深度值最小的面片，得到所述所有可见面片。7.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述第一预设范围为：大于等于cos(90
°
)且小于等于cos(80
°
)。8.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S4中将转换后的坐标的像素值进行二值化计算包括：将所述转换后的坐标处的像素值置为255。9.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述第二预设范围为：大于等于cos(90
°
)且小于等于cos(80
°
)。10.根据权利要求1所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S5中将转换后的坐标的像素值进行二值化计算包括：将所述转换后的坐标处的像素值置为255。11.根据权利要求1
‑
10任一项所述的三维数字模型精细轮廓线提取方法，其特征在于，所述步骤S6还包括：将所述精细轮廓线图中像素值为255的反二值化为0，像素值为0的反二值化为255，得到更新后的精细轮廓线。12.一种三维数字模型精细轮廓线提取装置，其特征在于，包括参数计算模块、外轮廓线提取模块、可见面片筛选模块、面片轮廓线提取模块、视线轮廓线提取模块和轮廓线合并模块：所述参数计算模块用于计算虚拟相机的内参，确定虚拟视点，根据所述虚拟视点计算所述虚拟相机的外参；所述外轮廓线提取模块用于在所述虚拟视点位置提取所述三维数字模型的外轮廓线；所述可见面片筛选模块用于筛选出所述虚拟视点下的所有可见面片，所述可见面片为在所述虚拟视点下可见的、且在相同像素坐标处深度值最小的面片；所述面片轮廓线提取模块用于计算所述所有可见面片中相...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤其剑，蒲海潮，彭翔，刘晓利，何文奇，孙峰，
申请(专利权)人：深圳市安华光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：