申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2021-04-13

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN113240785B

主分类号：G06T15/06

分类号：G06T15/06;G06T15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2021.08.27#实质审查的生效;2021.08.10#公开

摘要：本发明属于计算机图形学和计算机视觉技术领域，公开了一种多相机联合快速光线追踪方法、系统及应用，目标建模阶段首先对于从虚拟成像平面发射的搜索光线进行包围盒相交测试得到有效搜索区间，然后利用推导出的二维点和三维点之间线性关系计算出可变步长，以该步长沿光线方向搜索大大加速了搜索过程。目标渲染阶段，从目标表面体素点出发沿当前最优视角方向进行遮挡判断，同样使用距离场指导的可变步长进行搜索，选择出最优的无遮挡视角进行渲染上色，快速地还原出虚拟视角下的场景图像。本发明利用多相机之间的几何关系对算法进行了优化；优化过程可以在Opengl‑CUAD互操作架构上使用多个独立线程并行计算，并进行实时渲染显示。

主权项：1.一种多相机联合快速光线追踪方法，其特征在于，所述多相机联合快速光线追踪方法包括：目标建模阶段和目标渲染阶段；所述目标建模阶段首先对于从虚拟成像平面发射的搜索光线进行包围盒相交测试得到有效搜索区间，然后利用推导出的二维点和三维点之间线性关系计算出可变步长；所述目标渲染阶段，从目标表面体素点出发沿当前最优视角方向进行遮挡判断，同样使用距离场指导的可变步长进行搜索，选择出最优的无遮挡视角进行渲染上色，快速地还原出虚拟视角下的场景图像；所述多相机联合快速光线追踪方法具体包括以下步骤：第一步，数据准备，包括场景图片、目标分割结果以及多相机标定内外参数；第二步，对目标分割结果进行距离变换，得到图像坐标系下目标轮廓外侧的每一点到目标最近边界的距离；第三步，从虚拟视点二维成像平面出发，发射出与图像分辨率大小等价的搜索光线；第四步，判断从视点发出的光线是否与重建区域相交，并进行包围盒相交测试；根据是否与包围盒相交可以将光线分为两大类：与包围盒相交的光线为有效光线，否则为无效光线；有效光线与包围盒相交于两点，近点和远点，两点之间的距离即为该光线遍历的有效区间；第五步，根据标定出的相机内外参数，可将搜索光线上的三维点投影到各个视角下，根据是否在分割结果目标内部判断其是否为目标表面点；如果为目标表面点，则结束搜索以当前深度作为重建目标表面深度值；否则，查询相应视角下的距离场，得到距离投影像素点最近的目标边界距离，沿搜索方向以该距离为步长求解出各个相机视角下一二维搜索点；第六步，根据二维像素坐标和三维世界坐标之间的线性关系，将各个视角下的二维搜索点反投影到三维搜索光线上，得到不同视角对应的三维搜索步长，取它们的交集作为下次搜索步长；沿光线搜索方向按该长度步进作为下一搜索点；重复第五步判断当前搜索点是否为目标表面点，直至遍历完有效区间，得到目标三维表面模型；第七步，从目标三维表面模型出发，目标表面体素点与参考视角和虚拟视角之间进行连线；以虚拟视角与参考视角之间的空间夹角作为度量，对所有参考视角进行排序，空间夹角越小，参考视角与虚拟视角越相似，选择该视角进行上色也更佳；第八步，上色过程中除了要考虑视角还要考虑目标在该视角下的遮挡情况，按照参考视角排序进行遮挡判断；以目标三维表面体素点与当前最优视角之间的连线，计算其与重建区域包围盒之间的交点确定搜索范围；第九步，从重建目标体素点出发向视角方向进行遍历，判断遍历三维点是否为体素点，判断依据同第五步；若为体素点则该视角下存在前遮挡目标，终止该视角下的搜索，选择相机排序中的下一视角重复第八步；否则使用距离场指导的可变步长不断更新当前搜索点进行遍历判断，直至超出搜索区间；选定该视角对目标表面模型进行纹理渲染，还原出该视角下三维场景的图片。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安电子科技大学 一种多相机联合快速光线追踪方法、系统及应用

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