長春理工大學李萬京獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉長春理工大學申請的專利基于多視圖立體和網格的稀疏視圖室外場景三維重建方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120259559B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510732701.2,技術領域涉及:G06T17/00;該發明授權基于多視圖立體和網格的稀疏視圖室外場景三維重建方法是由李萬京;孫榮春;陳磊設計研發完成,并于2025-06-04向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于多視圖立體和網格的稀疏視圖室外場景三維重建方法在說明書摘要公布了:本發明屬于計算機圖形學中三維重建技術領域,尤其為基于多視圖立體和網格的稀疏視圖室外場景三維重建方法,旨在解決現有重建技術中輸入依賴密集視圖、渲染結果易產生模糊偽影及大規模場景內存占用高等問題,特別適合稀疏視圖輸入下室外無邊界場景的高精度重建。實現步驟包括:獲取待重建場景的多視圖圖像及對應的相機位姿,并基于K?means聚類算法確定場景中心;提取輸入視圖特征,基于多視圖立體框架生成代價體,并結合概率深度估計方法獲取場景深度分布先驗;基于深度分布引導體素網格采樣,并利用空間收縮函數將超出網格邊界的光線映射至有限網格范圍內;提取圖像局部特征與體素網格全局特征進行自適應融合;最后通過體渲染生成重建圖像。
本發明授權基于多視圖立體和網格的稀疏視圖室外場景三維重建方法在權利要求書中公布了:1.基于多視圖立體和網格的稀疏視圖室外場景三維重建方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1,獲取待重建場景的圖像數據集,包含圖像數據、相機位姿參數和場景的稀疏三維點云信息,并使用包圍盒將場景包圍; 步驟2,提取輸入視圖的多尺度圖像特征,基于多視圖立體框架構建代價體,對代價體進行正則化處理生成神經編碼體和深度概率體,并通過概率深度估計方法獲取場景的深度分布先驗; 步驟3,光線采樣與空間約束:對光線進行自適應采樣,并采用等比例空間收縮函數對無界場景光線進行重映射,將空間限制在有限網格范圍內; 步驟4,提取目標圖像局部特征和采樣點對應的全局體素網格特征,通過注意力網絡動態融合全局與局部特征; 步驟5,將融合特征和神經編碼體特征進行解碼,輸出采樣點的體密度和顏色值,基于體渲染方程計算像素RGB值,最后結合光度一致性監督和網格的稀疏幾何監督進行端到端優化; 所述步驟3中,自適應采樣是通過圖像深度分布信息引導光線進行更精準的場景表面采樣,減少三維空間中無效區域采樣點,并通過設計的度量距離映射函數進行非均勻采樣,因此光線采樣點x表示如下: x=o+lr 其中o表示光線原點,r表示光線方向,l表示度量距離,通過參數化度量距離實現非均勻采樣策略,使采樣點分布與場景特性相匹配,度量距離l與歸一化距離s的映射函數表示如下: l=Ln+Lf-Lns4 其中Ln,Lf分別為根據深度值定義的近平面距離和遠平面距離; 此外,所述空間收縮函數基于射線與體素相交檢測定理進行設計,將任意光線路徑上的采樣點xj等距收縮至有限網格空間內,從而實現對無界場景空間的全局線性縮放,具體定義如下所示: contractxj=qenter,j+kj·xj-xn,j 其中qenter,qexit分別表示光線進入包圍盒的入射點坐標和出射點坐標,j表示光線索引,xn,j表示光線的第一個采樣點坐標,k表示光線的縮放比例,通過對采樣點進行contract計算,光線被壓縮到一個緊湊的有限空間; 所述步驟4中全局-局部特征動態融合過程如下: 首先提取全局特征,基于張量分解構建具有連續網格的全局空間輻射場,對查詢點鄰近的離散體素通過插值獲取全局一致性置信度特征向量和外觀特征向量,將特征向量與顏色矩陣B相乘,并結合光線方向r通過解碼函數S得到全局特征Fglobal和全局一致性置信度CV,計算公式如下: 其中解碼函數S采用多層感知器網絡,Af表示插值得到的外觀特征向量,Ac表示插值得到的置信度特征向量,m表示空間張量分解的維度,τ表示張量分解通道索引,表示級聯運算,全局一致性置信度CV用于評估網格位置在多視圖中的幾何一致性、紋理豐富度和遮擋情況,動態調節全局特征與局部特征的權重; 接著提取局部特征,對于任意被查詢的三維點,投影至多分辨率目標圖像,通過雙線性插值提取各尺度二維平面特征,將特征進行級聯,生成長度為3×C的特征向量作為幾何局部特征Flocal,其中C表示單尺度特征維數; 然后采用輕量級注意力網絡以全局特征Fglobal與局部特征Flocal和置信度CV作為輸入,生成融合權重ω,基于該權重,實現全局-局部特征的自適應融合,權重ω和融合特征計算公式如下: Ffused=ω·Fglobal+1-ω·Flocal 其中Sigmoid函數用于將權重限制到[0,1],實現平滑過渡,Ffused表示最終得到的融合特征。
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