一种基于采样数据的动态水面重建方法

摘要

本发明涉及一种基于采样数据的动态水面重建方法，属于虚拟现实技术领域。重建方法包括如下步骤：（1）搭建多相机动态水面数据采集装置，对相机进行标定，采集需要重建的动态水面运动场景图像；（2）从图像提取角点，确定图像角点和水底点的映射关系，并插值得到逐像素的映射关系；（3）多个相机两两分组，每组相机基于水面折射性质，采用体素细分剔除的方法重建水面高度场；（4）同一时刻的多组水面高度场之间进行加权融合，以减少不同相机图像噪声带来的重建误差；（5）多组水面高度场融合得到的结果进一步用于驱动基于物理的浅水方程模拟过程，生成既有真实数据支撑又有丰富细节效果的重建结果高度场。

主权项

一种基于采样数据的动态水面重建方法，使用多个相机采集动态水面数据，相机两两分组，每组相机用体素细分剔除的方法重建水面高度场，得到的多个水面高度场之间进行加权融合，得到水面融合高度场，水面融合高度场进一步驱动基于物理的浅水方程模拟过程，生成既有真实数据支撑又有丰富细节效果的重建结果高度场；其特征在于包括如下步骤：(1)搭建多相机的动态水面数据采集装置，已知大小的黑白棋盘格板紧贴于水底，多个相机置于水面上方周围不同视角，固定相机位置保证每个相机可拍摄到完整水底棋盘格图像，多个相机之间保证可同步采集图像；对多个相机进行内外参标定；制造需要采集的水面运动场景，多相机高速同步采集水面运动情况下水底棋盘格的图像；(2)初始时刻图像用Harris角点检测算法检测水底棋盘格图像中棋盘格角点，下称图像角点，后续时刻图像角点用Lucas‑Kanade光流法追踪确定；利用相机内外参，确定每个相机图像角点和水底棋盘格角点的映射关系，所述水底棋盘格角点是指水底放置的棋盘格中的角点；并对图像角点间的映射关系插值，得到逐像素的映射关系；(3)把相机两两分为多个组，基于步骤(2)求得的图像像素和水底棋盘格点的逐像素的映射关系，每个组利用体素细分剔除的方法重建得到多个水面高度场；(4)对于步骤(1)相机的每个采样时刻，利用步骤(3)不同组相机重建得到的水面高度场进行重投影计算重投影误差，对不同组多个水面高度场进行加权融合，重投影误差小的水面高度场权重更大，得到水面融合高度场；(5)利用步骤(4)重建融合得到的水面融合高度场驱动基于物理的浅水方程模拟过程，模拟生成的浅水方程模拟高度场和水面融合高度场进一步融合，得到最终的重建结果高度场输出。