專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三維圖像重建體的精確測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維圖像重建體的測(cè)量方法，特別是涉及一種能夠精 確測(cè)量三維重建體各空間數(shù)據(jù)指標(biāo)的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
三維測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)按照操作步驟包括兩方面內(nèi)容1、三維空間中點(diǎn) 的選取， 一般使用鼠標(biāo)作為交互工具；2、度量計(jì)算直線長(zhǎng)度、角度和面 積的計(jì)算，其中面積計(jì)算較為復(fù)雜，涉及不規(guī)則曲面的面積計(jì)算，目前未 見(jiàn)有相關(guān)研究?，F(xiàn)有的三維測(cè)量方法主要是基于深度緩沖器在三維重建體 上完成的。首先利用鼠標(biāo)拾取屏幕坐標(biāo)，然后通過(guò)深度緩沖器獲得空間所 在點(diǎn)的世界坐標(biāo)，最后完成相應(yīng)的測(cè)量計(jì)算。由于是通過(guò)深度緩沖器得到 三維空間的點(diǎn)坐標(biāo)，所以這種方法只能完成距離視平面最近的空間點(diǎn)定位。 對(duì)用戶(hù)而言，雖然是三維測(cè)量，但由于無(wú)法進(jìn)行距離視平面較遠(yuǎn)的空間點(diǎn) 定位，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與預(yù)期的測(cè)量目標(biāo)相差太遠(yuǎn)，這種測(cè)量結(jié)果往往會(huì)對(duì) 用戶(hù)產(chǎn)生誤導(dǎo)。所以說(shuō)，現(xiàn)有的基于深度緩沖器的三維測(cè)量實(shí)現(xiàn)的僅僅是 概念上的三維測(cè)量，并不是實(shí)用的三維測(cè)量，更不是實(shí)用的三維精確測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種三維圖像重建體的精確測(cè)量方法，其目的是能夠讓 用戶(hù)對(duì)所需測(cè)量的空間結(jié)構(gòu)的各數(shù)據(jù)指標(biāo)做出精確的測(cè)量，能夠有效而準(zhǔn) 確的指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行實(shí)際操作。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種三維圖像重建體的精 確測(cè)量方法，包括以下步驟
I 、采用三維重建技術(shù)生成虛擬三維重建體-
采用光線追蹤算法進(jìn)行三維重建，該三維重建體的局部坐標(biāo)系原點(diǎn)與 世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)皆為三維重建體的中心，此原點(diǎn)固定；
II、 計(jì)算機(jī)根據(jù)該三維重建體生成一個(gè)切割平面
切割平面是一個(gè)用于對(duì)三維重建體進(jìn)行實(shí)時(shí)切割的動(dòng)態(tài)平面，它將覆 蓋整個(gè)三維重建體區(qū)域，切割平面的初始位置在三維重建體到視點(diǎn)的方向 上，且位于三維重建體外部邊緣上，該切割平面為透明的平面，它會(huì)將位 于平面外即靠近視點(diǎn)方向的三維重建體的部分切割掉；
III、 用戶(hù)選擇針對(duì)三維重建體或者針對(duì)切割平面的操作
對(duì)三維重建體和切割平面可分別用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的操作；
IV、 選取切割平面用戶(hù)在計(jì)算機(jī)屏幕上單擊鼠標(biāo)右鍵，對(duì)應(yīng)于選取
切割平面的行為，即鼠標(biāo)右鍵選取切割平面，在按住鼠標(biāo)右鍵的情況下上
下移動(dòng)鼠標(biāo)，引發(fā)切割平面的原點(diǎn)沿著全局固定坐標(biāo)系的z軸負(fù)方向或者
正方向移動(dòng)；
V、 三維重建體的旋轉(zhuǎn)用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)控制三維重建體的旋轉(zhuǎn)操作，
鍵盤(pán)的上、下、左、右四個(gè)方向鍵分別對(duì)應(yīng)著三維重建體繞x軸正向旋轉(zhuǎn)、
繞X軸逆向旋轉(zhuǎn)、繞Y軸正向旋轉(zhuǎn)以及繞Y軸逆向旋轉(zhuǎn)；
VI、 引入切割緩沖器由切割平面對(duì)三維重建體進(jìn)行切割后，系統(tǒng)重 繪切割后的三維重建體，并在系統(tǒng)中引入切割緩沖器；繪制過(guò)程中，隨著 物體描述轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)，三維重建體上的每個(gè)點(diǎn)(X， Y， Z)均對(duì)應(yīng)于觀 察平面上的投影點(diǎn)(x， y)，在系統(tǒng)中引入一個(gè)切割緩沖器，切割緩沖器中 的每個(gè)單元對(duì)應(yīng)存放位于切割平面上的三維重建體的點(diǎn)信息，主要是空間 點(diǎn)的X、 Y、 Z坐標(biāo)值；
vn、取點(diǎn)在屏幕上單擊鼠標(biāo)左鍵，對(duì)應(yīng)于取全局固定坐標(biāo)系中三維 坐標(biāo)點(diǎn)的操作，此時(shí)，取出切割緩沖器中對(duì)應(yīng)該屏幕點(diǎn)的單元值，得到需
要的三維點(diǎn)坐標(biāo)值；
VI、根據(jù)測(cè)量需要，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)操作實(shí)現(xiàn)三維重建體的旋轉(zhuǎn)
操作以及切割平面的移動(dòng)操作后，重復(fù)步驟vn，直到己經(jīng)取得足夠數(shù)量的
IX、取得測(cè)量點(diǎn)后，通過(guò)計(jì)算完成相應(yīng)的測(cè)量
三維空間坐標(biāo)兩點(diǎn)間距離公式，記A(xl，yl,zl)，B(x2，y2，z2)，則A、 B之間的距離為 D=如-x2)2 + (yl - y2)2 + (zl - z2)2
角度測(cè)量的方法，記a、 b、 ，c為根據(jù)三維空間中兩點(diǎn)間距離公式計(jì)算 出來(lái)的邊長(zhǎng)，A為a邊所對(duì)的角，那么A可以由余弦定理求得 cosA= (b2 + c2—a2) /2bc 。
本發(fā)明的具體工作原理可以描述為
1、首先，采用三維重建技術(shù)生成虛擬三維重建體
三維重建技術(shù)通常采用體繪制技術(shù)，體繪制技術(shù)分為面繪制和直接體 繪制兩大類(lèi)。面繪制技術(shù)是把體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一種逼近面表示，從而可以利 用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)和已有的硬件加速技術(shù)完成感興趣信息的提取。由于
它借助于面表示這樣一個(gè)中間轉(zhuǎn)換過(guò)程，而不是直接把體數(shù)據(jù)投向屏幕進(jìn) 行繪制，所以又稱(chēng)之為間接體繪制。面繪制通常采用平面輪廓的三角形算
法和Marching Cube算法實(shí)現(xiàn)。直接體繪制技術(shù)是以某種方式將整個(gè)數(shù)據(jù) 場(chǎng)半透明地投影到2D屏幕上，并不借助任何中間幾何圖形。常用的直接體 繪制方法有投影法和光線追蹤算法。光線追蹤算法是在體數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)后， 從像空間的每一個(gè)體素出發(fā)，根據(jù)設(shè)定的方法反射一條光線，在其穿過(guò)各 個(gè)切片組成的體域的過(guò)程中，等間距地二次采樣，由每個(gè)二次采樣點(diǎn)的8 個(gè)領(lǐng)域體素用三次線形插值方法得到采樣點(diǎn)的顏色和阻光度值，依據(jù)光照 模型求出各采樣點(diǎn)的光亮度值，從而得到三維數(shù)據(jù)圖像。
本發(fā)明中采用光線追蹤算法進(jìn)行三維重建，該三維重建體的局部坐標(biāo) 系原點(diǎn)與世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)皆為三維重建體的中心，此原點(diǎn)固定。
2、 計(jì)算機(jī)根據(jù)該三維重建體生成一個(gè)切割平面 切割平面是一個(gè)用于對(duì)三維重建體進(jìn)行實(shí)時(shí)切割的動(dòng)態(tài)平面，它將覆
蓋整個(gè)三維重建體區(qū)域。切割平面的初始位置在三維重建體到視點(diǎn)的方向 上，且位于三維重建體外部邊緣上。該切割平面為透明的平面，它會(huì)將位 于平面外(靠近視點(diǎn)方向)的三維重建體的部分切割掉。如附圖l所示-根據(jù)測(cè)量需要，對(duì)坐標(biāo)系及切割平面做如下限定
1) 、世界坐標(biāo)系采用如附圖1所示的右手坐標(biāo)系。
2) 、限定切割平面的運(yùn)動(dòng)范圍。
對(duì)三維重建體在世界坐標(biāo)系中的位置進(jìn)行分析以世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)
為三維重建體的中心繪制出三維重建體，分析出原點(diǎn)與三維重建體的表面
最長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度L，以此長(zhǎng)度L加上一個(gè)固定的數(shù)值M，然后將結(jié)果乘以2得 到數(shù)值Range,即為此切割平面在深度上的運(yùn)動(dòng)范圍。
3) 、切割平面的局部坐標(biāo)原點(diǎn)位于全局固定坐標(biāo)系的Z軸上，且限定 此切割平面垂直于全局固定坐標(biāo)系的Z軸。即切割平面只能執(zhí)行拉近與拉 遠(yuǎn)的行為。初始化時(shí)，切割面的原點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(0， 0， L+M)。
3、 用戶(hù)選擇針對(duì)三維重建體或者針對(duì)切割平面的操作 對(duì)三維重建體和切割平面我們分別用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的操作。
4、 選取切割平面如附圖2和附圖3所示，用戶(hù)在計(jì)算機(jī)屏幕上單擊 鼠標(biāo)右鍵，對(duì)應(yīng)于選取切割平面的行為。即鼠標(biāo)右鍵選取切割平面，在按 住鼠標(biāo)右鍵的情況下上下移動(dòng)鼠標(biāo)，引發(fā)切割平面的原點(diǎn)沿著全局坐標(biāo)系 的Z軸負(fù)方向或者正方向移動(dòng)，從而去除如附圖3所示的已切割部分。5、 三維重建體的旋轉(zhuǎn)如附圖4所示，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)控制三維重建體 的旋轉(zhuǎn)操作，鍵盤(pán)的上、下、左、右四個(gè)方向鍵分別對(duì)應(yīng)著三維重建體繞X
軸正向旋轉(zhuǎn)、繞X軸逆向旋轉(zhuǎn)、繞Y軸正向旋轉(zhuǎn)以及繞Y軸逆向旋轉(zhuǎn)。
6、 由切割平面對(duì)三維重建體進(jìn)行切割后，系統(tǒng)重繪切割后的三維重建
體，并在系統(tǒng)中引入切割緩沖器三維重建體繪制步驟如圖5所示，繪制
過(guò)程中，隨著物體描述轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)，三維重建體上的每個(gè)點(diǎn)(X, Y， Z) 均對(duì)應(yīng)于觀察平面上的投影點(diǎn)(x， y)。如附圖6所示，在系統(tǒng)中引入一個(gè) 切割緩沖器，切割緩沖器中的每個(gè)單元對(duì)應(yīng)存放位于切割平面上的三維重 建體的點(diǎn)信息，主要是空間點(diǎn)的X、 Y、 Z坐標(biāo)值。
完成上述步驟之后，即刷新了切割緩沖器。此時(shí)，如果切割緩沖器中某 單元為空值，則代表在全局坐標(biāo)中，在三維重建體切割平面所在深度，沒(méi) 有點(diǎn)與觀察平面的單元相對(duì)應(yīng)。如果切割緩沖器中某單元不為空，則代表 在切割平面所在深度，三維重建體有一個(gè)點(diǎn)能夠?qū)?yīng)到觀察平面的單元位 置，且此時(shí)，切割緩沖器中的值即為此點(diǎn)在全局坐標(biāo)系中的X，Y,Z值。
7、 取點(diǎn)在屏幕上單擊鼠標(biāo)左鍵，對(duì)應(yīng)于取全局坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)點(diǎn) 的操作。此時(shí)，取出切割緩沖器中對(duì)應(yīng)該屏幕點(diǎn)的單元值，若為空，則放 棄此次取點(diǎn)操作(因?yàn)樵谌肿鴺?biāo)中，在三維重建體切割平面所在深度， 沒(méi)有點(diǎn)與觀察平面的單元相對(duì)應(yīng))，若不為空，則取出切割緩沖器中的值， 則得到需要的三維點(diǎn)坐標(biāo)值。
8、 根據(jù)測(cè)量需要，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)操作實(shí)現(xiàn)三維重建體的旋轉(zhuǎn)操 作以及切割平面的移動(dòng)操作后，重復(fù)步驟7，直到已經(jīng)取得足夠數(shù)量的測(cè)量 點(diǎn)，例如對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行距離測(cè)量只需要取起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)；對(duì)于體數(shù)據(jù) 的角度測(cè)量則需要取三個(gè)點(diǎn)。
9、 取得測(cè)量點(diǎn)后，通過(guò)計(jì)算完成相應(yīng)的測(cè)量
三維空間坐標(biāo)兩點(diǎn)間距離公式，記A(xl，yl，zl)，B(x2，y2，z2)，則A、 B之間的距離為 D二如-x2)2 + (yl - y2)2 + (zl隱z2)2
角度測(cè)量的方法，記a、 b、 ，c為根據(jù)三維空間中兩點(diǎn)間距離公式計(jì)算 出來(lái)的邊長(zhǎng)，A為a邊所對(duì)的角，那么A可以由余弦定理求得
cosA= (b2 + c2—a2) /2bc
10、 總體工作流程如圖7所示。


圖1為本發(fā)明的世界坐標(biāo)系與切割平面示意圖
圖2為本發(fā)明的切割平面的移動(dòng)示意圖
圖3為本發(fā)明的基于切割平面的三維重建體切割示意圖
圖4為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)三維重建體而改變切割區(qū)域的示意圖
圖5為本發(fā)明的三維重建體繪制步驟示意框圖
圖6為本發(fā)明的切割緩沖器示意圖
圖7為本發(fā)明的總體工作過(guò)程示意框圖
其中附圖標(biāo)記l是切割平面2是己切割部分3是三維重建體 4是切割緩沖器 5是觀察平面
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明 優(yōu)選實(shí)施例
本發(fā)明的一種三維圖像重建體的精確測(cè)量方法，包括以下步驟
1、 首先，采用三維重建技術(shù)生成虛擬三維重建體
三維重建技術(shù)通常采用體繪制技術(shù)，體繪制技術(shù)分為面繪制和直接體 繪制兩大類(lèi)。面繪制技術(shù)是把體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一種逼近面表示，從而可以利 用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)和己有的硬件加速技術(shù)完成感興趣信息的提取。由于 它借助于面表示這樣一個(gè)中間轉(zhuǎn)換過(guò)程，而不是直接把體數(shù)據(jù)投向屏幕進(jìn) 行繪制，所以又稱(chēng)之為間接體繪制。面繪制通常采用平面輪廓的三角形算
法和Marching Cube算法實(shí)現(xiàn)。直接體繪制技術(shù)是以某種方式將整個(gè)數(shù)據(jù) 場(chǎng)半透明地投影到2D屏幕上，并不借助任何中間幾何圖形。常用的直接體 繪制方法有投影法和光線追蹤算法。光線追蹤算法是在體數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)后， 從像空間的每一個(gè)體素出發(fā)，根據(jù)設(shè)定的方法反射一條光線，在其穿過(guò)各 個(gè)切片組成的體域的過(guò)程中，等間距地二次采樣，由每個(gè)二次采樣點(diǎn)的8 個(gè)領(lǐng)域體素用三次線形插值方法得到采樣點(diǎn)的顏色和阻光度值，依據(jù)光照 模型求出各采樣點(diǎn)的光亮度值，從而得到三維數(shù)據(jù)圖像。
本發(fā)明中采用光線追蹤算法進(jìn)行三維重建，該三維重建體3的局部坐 標(biāo)系原點(diǎn)與世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)皆為三維重建體3的中心，此原點(diǎn)固定。
2、 計(jì)算機(jī)根據(jù)該三維重建體3生成一個(gè)切割平面1:
切割平面1是一個(gè)用于對(duì)三維重建體3進(jìn)行實(shí)時(shí)切割的動(dòng)態(tài)平面，它 將覆蓋整個(gè)三維重建體3區(qū)域。切割平面1的初始位置在三維重建體3到
視點(diǎn)的方向上，且位于三維重建體3外部邊緣上。該切割平面l為透明的 平面，它會(huì)將位于平面外(靠近視點(diǎn)方向)的三維重建體3的部分切割掉。
如附圖l所示
根據(jù)測(cè)量需要，對(duì)坐標(biāo)系及切割平面1做如下限定
1) 、世界坐標(biāo)系采用如附圖l所示的右手坐標(biāo)系。
2) 、限定切割平面l的運(yùn)動(dòng)范圍。
對(duì)三維重建體3在世界坐標(biāo)系中的位置進(jìn)行分析以世界坐標(biāo)系的原
點(diǎn)為三維重建體3的中心繪制出三維重建體3，分析出原點(diǎn)與三維重建體3 的表面最長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度L，以此長(zhǎng)度L加上一個(gè)固定的數(shù)值M，然后將結(jié)果乘 以2得到數(shù)值Range,即為此切割平面1在深度上的運(yùn)動(dòng)范圍。
3) 、切割平面1的局部坐標(biāo)原點(diǎn)位于全局固定坐標(biāo)系的Z軸上，且限 定此切割平面1垂直于全局固定坐標(biāo)系的Z軸。即切割平面1只能執(zhí)行拉 近與拉遠(yuǎn)的行為。初始化時(shí)，切割平面1的原點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值 為(0， 0, L+M)。
3、 用戶(hù)選擇針對(duì)三維重建體3或者針對(duì)切割平面1的操作 對(duì)三維重建體3和切割平面1我們分別用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的操作。
4、 選取切割平面l:如附圖2和附圖3所示，用戶(hù)在計(jì)算機(jī)屏幕上單 擊鼠標(biāo)右鍵，對(duì)應(yīng)于選取切割平面l的行為。即鼠標(biāo)右鍵選取切割平面l， 在按住鼠標(biāo)右鍵的情況下上下移動(dòng)鼠標(biāo)，引發(fā)切割平面1的原點(diǎn)沿著全局 坐標(biāo)系的Z軸負(fù)方向或者正方向移動(dòng)，從而去除如附圖3所示的已切割部 分2。
5、 三維重建體的旋轉(zhuǎn)如附圖4所示，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)控制三維重建體 3的旋轉(zhuǎn)操作，鍵盤(pán)的上、下、左、右四個(gè)方向鍵分別對(duì)應(yīng)著三維重建體3 繞X軸正向旋轉(zhuǎn)、繞X軸逆向旋轉(zhuǎn)、繞Y軸正向旋轉(zhuǎn)以及繞Y軸逆向旋轉(zhuǎn)。
6、 由切割平面1對(duì)三維重建體3進(jìn)行切割后，系統(tǒng)重繪切割后的三維 重建體3，并在系統(tǒng)中引入切割緩沖器4:三維重建體3繪制步驟如圖5所 示，繪制過(guò)程中，隨著物體描述轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)，三維重建體3上的每個(gè) 點(diǎn)(X， Y， Z)均對(duì)應(yīng)于觀察平面5上的投影點(diǎn)(x, y)。如附圖6所示，在 系統(tǒng)中引入一個(gè)切割緩沖器4，切割緩沖器4中的每個(gè)單元對(duì)應(yīng)存放位于切 割平面1上的三維重建體3的點(diǎn)信息，主要是空間點(diǎn)的X、 Y、 Z坐標(biāo)值。
完成上述步驟之后，即刷新了切割緩沖器4。此時(shí)，如果切割緩沖器4
中某單元為空值，則代表在全局坐標(biāo)中，在三維重建體3的切割平面1所 在深度，沒(méi)有點(diǎn)與觀察平面5的單元相對(duì)應(yīng)。如果切割緩沖器4中某單元 不為空，則代表在切割平面1所在深度，三維重建體3有一個(gè)點(diǎn)能夠?qū)?yīng) 到觀察平面5的單元位置，且此時(shí)，切割緩沖器4中的值即為此點(diǎn)在全局 坐標(biāo)系中的X, Y，Z值。
7、 取點(diǎn)在屏幕上單擊鼠標(biāo)左鍵，對(duì)應(yīng)于取全局坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)點(diǎn) 的操作。此時(shí)，取出切割緩沖器4中對(duì)應(yīng)該屏幕點(diǎn)的單元值，若為空，則 放棄此次取點(diǎn)操作(因?yàn)樵谌肿鴺?biāo)中，在三維重建體3的切割平面1所 在深度，沒(méi)有點(diǎn)與觀察平面5的單元相對(duì)應(yīng))，若不為空，則取出切割緩沖 器4中的值，則得到需要的三維點(diǎn)坐標(biāo)值。
8、 根據(jù)測(cè)量需要，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)操作實(shí)現(xiàn)三維重建體3的旋轉(zhuǎn) 操作以及切割平面1的移動(dòng)操作后，重復(fù)步驟7，直到已經(jīng)取得足夠數(shù)量的 測(cè)量點(diǎn)，例如對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行距離測(cè)量只需要取起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)；對(duì)于體 數(shù)據(jù)的角度測(cè)量則需要取三個(gè)點(diǎn)。
9、 取得測(cè)量點(diǎn)后，通過(guò)計(jì)算完成相應(yīng)的測(cè)量-
三維空間坐標(biāo)兩點(diǎn)間距離公式，記A(xl，yl，zl)，B(x2，y2，z2)，則A、 B之間的距離為 D二如-x2)2 +(yl-y2)2 +(zl-z2)2
角度測(cè)量的方法，記a、 b、 ，c為根據(jù)三維空間中兩點(diǎn)間距離公式計(jì)算 出來(lái)的邊長(zhǎng)，A為a邊所對(duì)的角，那么A可以由余弦定理求得 cosA= (b2+c2—a2) /2bc
10、 總體工作流程如圖7所示。
從本發(fā)明的各步驟的特征可以看出，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)切割平面 的平移與所測(cè)三維重建體的旋轉(zhuǎn)相結(jié)合，再通過(guò)引入切割緩沖器，用戶(hù)得 到了直觀的三維重建體，然后再通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)、鍵盤(pán)操作，由三維實(shí)時(shí) 切割精確定位三維空間坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)限制的三維精確精確測(cè)量。
權(quán)利要求
1、一種三維圖像重建體的精確測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟I、采用三維重建技術(shù)生成虛擬三維重建體(3)采用光線追蹤算法進(jìn)行三維重建，該三維重建體(3)的局部坐標(biāo)系原點(diǎn)與世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)皆為三維重建體(3)的中心，此原點(diǎn)固定；II、計(jì)算機(jī)根據(jù)該三維重建體(3)生成一個(gè)切割平面(1)切割平面(1)是一個(gè)用于對(duì)三維重建體(3)進(jìn)行實(shí)時(shí)切割的動(dòng)態(tài)平面，它將覆蓋整個(gè)三維重建體(3)區(qū)域，切割平面(1)的初始位置在三維重建體(3)到視點(diǎn)的方向上，且位于三維重建體(3)外部邊緣上，該切割平面(1)為透明的平面，它會(huì)將位于平面外即靠近視點(diǎn)方向的三維重建體(3)的部分切割掉；III、用戶(hù)選擇針對(duì)三維重建體(3)或者針對(duì)切割平面(1)的操作對(duì)三維重建體(3)和切割平面(1)可分別用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的操作；IV、選取切割平面用戶(hù)在計(jì)算機(jī)屏幕上單擊鼠標(biāo)右鍵，對(duì)應(yīng)于選取切割平面(1)的行為，即鼠標(biāo)右鍵選取切割平面(1)，在按住鼠標(biāo)右鍵的情況下上下移動(dòng)鼠標(biāo)，引發(fā)切割平面(1)的原點(diǎn)沿著全局固定坐標(biāo)系的Z軸負(fù)方向或者正方向移動(dòng)，并去除已切割部分(2)；V、三維重建體的旋轉(zhuǎn)用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)控制三維重建體(3)的旋轉(zhuǎn)操作，鍵盤(pán)的上、下、左、右四個(gè)方向鍵分別對(duì)應(yīng)著三維重建體(3)繞X軸正向旋轉(zhuǎn)、繞X軸逆向旋轉(zhuǎn)、繞Y軸正向旋轉(zhuǎn)以及繞Y軸逆向旋轉(zhuǎn)；VI、引入切割緩沖器由切割平面(1)對(duì)三維重建體(3)進(jìn)行切割后，系統(tǒng)重繪切割后的三維重建體(3)，并在系統(tǒng)中引入切割緩沖器(4)；繪制過(guò)程中，隨著物體描述轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)，三維重建體(3)上的每個(gè)點(diǎn)均對(duì)應(yīng)于觀察平面(5)上的投影點(diǎn)，在系統(tǒng)中引入一個(gè)切割緩沖器(4)，切割緩沖器(4)中的每個(gè)單元對(duì)應(yīng)存放位于切割平面(1)上的三維重建體(3)的點(diǎn)信息，主要是空間點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)值；VII、取點(diǎn)在屏幕上單擊鼠標(biāo)左鍵，對(duì)應(yīng)于取全局固定坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)點(diǎn)的操作，此時(shí)，取出切割緩沖器(4)中對(duì)應(yīng)該屏幕點(diǎn)的單元值，得到需要的三維點(diǎn)坐標(biāo)值；VIII、根據(jù)測(cè)量需要，用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)操作實(shí)現(xiàn)三維重建體(3)的旋轉(zhuǎn)操作以及切割平面(1)的移動(dòng)操作后，重復(fù)步驟VII，直到已經(jīng)取得足夠數(shù)量的測(cè)量點(diǎn)；IX、取得測(cè)量點(diǎn)后，通過(guò)計(jì)算完成相應(yīng)的測(cè)量三維空間坐標(biāo)兩點(diǎn)間距離公式，記A(x1，y1，z1)，B(x2，y2，z2)，則A、B之間的距離為
全文摘要
本發(fā)明為一種三維圖像重建體的精確測(cè)量方法，涉及一種三維圖像重建體的測(cè)量方法。本發(fā)明的目的是能夠讓用戶(hù)對(duì)所需測(cè)量的空間結(jié)構(gòu)的各數(shù)據(jù)指標(biāo)做出精確的測(cè)量，能夠有效而準(zhǔn)確的指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行實(shí)際操作。本發(fā)明是通過(guò)旋轉(zhuǎn)三維重建體和平移切割平面相結(jié)合對(duì)三維重建體進(jìn)行各個(gè)部分和方位的切割后，利用切割緩沖器對(duì)其切割后的重建體進(jìn)行數(shù)據(jù)存放并精確計(jì)算得到三維重建體的數(shù)據(jù)指標(biāo)，從而達(dá)到對(duì)三維重建體的精確測(cè)量。本發(fā)明主要用于各種圖像三維體的各數(shù)據(jù)指標(biāo)的測(cè)量。
文檔編號(hào)G06T15/00GK101178815SQ200710050729
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者劉啟和, 盧光輝, 房春蘭, 蔡洪斌, 陳雷霆 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)