【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三维建模及虚拟现实处理，特别是涉及一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建技术方案。
技术介绍
1、由于点云可以捕获广泛的三维数据，能够适用于大型场景和建筑，所以基于点云数据构建三维mesh(网格)网，是目前最常用的构网方法。现有构建mesh表面的方法主要有三类：网格曲面、参数曲面、隐式曲面。
2、网格曲面是在场景中构建多个多边形模型，这些多边形模型需将点云所有点包含在内。此技术以delaunay三角剖分方法为代表，首先对场景中的点云进行delaunay三角剖分，构建delaunay四面体，根据设定的条件从中筛选出满足的三角形，完成点云的表面重建。delaunay三角剖分构网技术适用于点云无噪声且足够密集，此情况下能够得到较好的构网效果，但是当点云存在噪声且所要构建的模型更加复杂时，缺乏了稳定性和灵活性，所付出的成本更大。
3、参数曲面的mesh表面重建方法可以将点云整体作为输入进行全局曲面拟合，也可对点云数据进行分块，进行部分曲面拟合，参数曲面经典算法有b样条曲面、贝塞尔曲面等。此方法存在全局拟合与局部细节的平衡问题，当对整个点云进行全局曲面拟合时，可能会牺牲局部细节的精度。相反，分块进行局部曲面拟合虽能捕捉到细节，但可能在块与块之间产生不连续性，影响整体的平滑度和一致性。
4、隐式曲面重建是在三维空间中构建隐式函数来表示物体表面所在的位置，泊松隐式曲面重建方法是隐式曲面方法中最常用的一种方法。泊松方程是一个偏微分方程，可以用于计算点云数据的梯度场，从而推导出表面。但
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法。通过该方法，能够高效且高质量地实现复杂几何结构物体和大规模物体的水密mesh网构建，以降低表面重建流程的空间成本和时间成本。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法，包括以下步骤，
3、首先获取原始无人机倾斜影像，对影像进行空三处理后得到相机内外方位元素；然后对通过空三处理的无人机影像进行密集重建，得到密集点云和点云的可视信息；
4、对原始无人机倾斜影像进行分割，得到分割区块；
5、在密集点云的基础上，采用逐点插入方式构建四面体；
6、将所构建四面体中的三角面投影到影像上，筛选出落在分割区域内的三角面；对三角面深度值与深度图进行比较，深度一致的三角面标记为表面局部网格local mesh；
7、基于四面体引入源点s和汇点t，得到相应s-t图，对四面体穿光线计算权重，添加s-t图中权值，然后求解最终连续表面。
8、而且，所述对原始无人机倾斜影像进行分割的实现方式为，在采用分割模型segment—anything进行初步分割的基础上，针对分割结果中将同一物体不同方向的表面分割为一类的情况提出改进，引入法向量图，通过计算法向量梯度的变化情况进一步对分割影像结果进行优化。
9、而且，将所构建四面体中的三角面投影到影像上时，实现方式如下，
10、设内参元素有焦距fx、fy，像主点偏移量u0、v0，组成相机内参矩阵k，能够实现像素坐标系与相机坐标系之间的转换，
11、
12、
13、其中u、v为像素坐标系，xc、yc、zc为相机坐标系，d为深度值；
14、设外参元素组成相机外参矩阵r、t，r为旋转矩阵，t为平移矩阵，能够实现相机坐标系与世界坐标系之间的转换，
15、
16、其中，x、y、z为世界坐标系；
17、最终像素坐标系与世界坐标系之间的转换公式如下，
18、
19、利用上述转换公式将四面体中三角面三个顶点投影到二维影像上，与提取的分割区块比较，判断三角面是否落在某个分割区块内，由此初步筛选出潜在作为表面的三角面。
20、而且，对三角面深度值与深度图进行比较，实现方式如下，
21、在利用世界坐标系与像素坐标系之间的转换公式，计算三维空间中三角面顶点的深度值之后，通过提取深度图中与三角面三个顶点对应的二维像素坐标位置处的深度值，进行深度比较分析；
22、在进行深度比较时，一是比较三角面顶点计算得到的深度值与深度图中相应位置的深度值；二是比较三角面内部通过插值计算得到的深度值与深度图中相应位置的深度值；当这两组深度值均显示出高度一致性时，判断该三角面为物体的实际表面，并对其进行相应标记；
23、对所有四面体的三角面进行遍历，从而能够标记并识别出部分表面三角网。
24、而且，所述对四面体穿光线计算权重，添加s-t图中权值，实现方式如下，
25、设场景中密集点云的三维点和一个摄影中心恢复一条光线，这条光线会穿过数个构建的delaunay四面体中的三角面，其中有预先标记过的表面，也有未标记的三角面；当一条光线穿过预先标记好的表面时，将相机到标记三角面的光线段穿过的四面体标记为s，标记三角面到点云中三维点的光线段穿过的四面体标记为t，在赋予预先标记好的表面权值时，为这些预先标记的表面赋予一个最小值，当光线未穿过提前标记的表面时，继续使用图割方法对四面体和三角面进行加权。
26、另一方面，本专利技术还提供一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建系统，用于实现如上所述的一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法。
27、而且，包括以下模块，
28、第一模块，用于首先获取原始无人机倾斜影像，对影像进行空三处理后得到相机内外方位元素；然后对通过空三处理的无人机影像进行密集重建，得到密集点云和点云的可视信息；
29、第二模块，用于对原始无人机倾斜影像进行分割，得到分割区块；
30、第三模块，用于在密集点云的基础上，采用逐点插入方式构建四面体；
31、第四模块，用于将所构建四面体中的三角面投影到影像上，筛选出落在分割区域内的三角面；对三角面深度值与深度图进行比较，深度一致的三角面标记为表面局部网格local mesh；
32、第五模块，用于基于四面体引入源点s和汇点t，得到相应s-t图，对四面体穿光线计算权重，添加s-t图中权值，然后求解最终连续表面。
33、或者，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上所述的一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法。
34、或者，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法。
35、本专利技术是基于delaunay四面体和图割的三维三角网构网方案本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法，其特征在于：包括以下步骤，首先获取原始无人机倾斜影像，对影像进行空三处理后得到相机内外方位元素；然后对通过空三处理的无人机影像进行密集重建，得到密集点云和点云的可视信息；
2.根据权利要求1所述结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法，其特征在于：所述对原始无人机倾斜影像进行分割的实现方式为，在采用分割模型segment—anything进行初步分割的基础上，针对分割结果中将同一物体不同方向的表面分割为一类的情况提出改进，引入法向量图，通过计算法向量梯度的变化情况进一步对分割影像结果进行优化。
3.根据权利要求1所述结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法，其特征在于：将所构建四面体中的三角面投影到影像上时，实现方式如下，
4.根据权利要求1所述结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法，其特征在于：对三角面深度值与深度图进行比较，实现方式如下，
5.根据权利要求1或2或3或4所述结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法，其特征在于：所
6.一种结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-5任一项所述的一种结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法。
7.根据权利要求6所述结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建系统，其特征在于：包括以下模块，
8.根据权利要求6所述结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建系统，其特征在于：包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如权利要求1-5任一项所述的一种结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法。
9.根据权利要求6所述结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建系统，其特征在于：包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的一种结合无人机分割影像的四面体表面标记Mesh构建方法。
...【技术特征摘要】
1.一种结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法，其特征在于：包括以下步骤，首先获取原始无人机倾斜影像，对影像进行空三处理后得到相机内外方位元素；然后对通过空三处理的无人机影像进行密集重建，得到密集点云和点云的可视信息；
2.根据权利要求1所述结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法，其特征在于：所述对原始无人机倾斜影像进行分割的实现方式为，在采用分割模型segment—anything进行初步分割的基础上，针对分割结果中将同一物体不同方向的表面分割为一类的情况提出改进，引入法向量图，通过计算法向量梯度的变化情况进一步对分割影像结果进行优化。
3.根据权利要求1所述结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法，其特征在于：将所构建四面体中的三角面投影到影像上时，实现方式如下，
4.根据权利要求1所述结合无人机分割影像的四面体表面标记mesh构建方法，其特征在于：对三角面深度值与深度图进行比较，实现方式如下，
5.根据权利要求1或2或3或4所述结合无人机...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭丙轩，葛英伟，蒋子钰，杜志强，查培帅，纪仁可，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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