将虚拟三维建筑与现实环境实拍视频无缝合成的方法

摘要

本发明公开了一种将虚拟三维建筑与现实环境实拍视频无缝合成的方法。步骤为：1)用摄像机对用于建造建筑物的场地拍摄一段视频；2)在三维图形系统中，构建虚拟三维建筑模型；3)根据视频的每一帧图像，把所有遮挡场地的景物提取出来，生成一帧遮挡物图像，复制剩余的图像生成背景图像；4)根据视频的每一帧图像，在三维图形系统中设置一个虚拟的照相机，绘制出显示虚拟三维建筑模型的建筑物图像；5)把遮挡物图像、建筑物图像、背景图像叠加成一系列新图像；6)把一系列新图像以拍得视频的帧率压缩成新的视频。本发明能将虚拟三维建筑完美地结合到建筑所在环境的实拍视频中，有力地展现将要建造的建筑及其环境的景象。

主权项

1、一种将虚拟三维建筑与现实环境实拍视频无缝合成的方法，其特征在于包括以下步骤：1)用摄像机对用于建造建筑物的场地拍摄一段视频；拍摄的开始时间点Tstart，拍摄地点Psite，视频的帧率Rvideo，并且使用GPS定位仪测得拍摄地点Psite在地球上的经度LONsite、纬度LATsite；在用于建造建筑物的场地上建立一个三维直角坐标系CM；在用于建造建筑物的场地的边界上，以等间距取样本点，并测得这些样本点的经纬度，并转换成三维直角坐标系CM下的坐标；2)在三维图形系统中，设定其世界坐标系为三维直角坐标系CM，输入用于建造建筑物的场地边界的样本点坐标，并将样本点按序连接起来形成场地多边形；构建虚拟三维建筑模型，虚拟三维建筑模型的底面边界不超出场地多边形的边界；3)对视频的每一帧图像做如下处理：在视频的第i帧图像Ipic(i)上，把所有显示遮挡住场地的景物的像素提取出来，生成一帧遮挡物图像Ifront(i)，在该帧图像上显示遮挡住场地的景物的像素的不透明度为100％，其余像素的不透明度为0％；在第i帧图像Ipic(i)上，设置所有显示遮挡住场地的景物的像素的不透明度为0％，其余像素的不透明度为100％，复制生成背景图像Isite(i)；遮挡物图像Ifront(i)、背景图像Isite(i)的分辨率与第i帧图像Ipic(i)的分辨率相同；4)对视频的每一帧图像做如下处理：利用基于视频的摄像机跟踪技术，计算出摄像机在拍摄第i帧图像Ipic(i)时刻的外部参数Tcam(i)×Rcam(i)和焦距fi，其中Rcam(i)为旋转变换矩阵，Tcam(i)为位移变换矩阵；在三维图形系统中，使用变换公式(Xcam(i)，Ycam(i)，Zcam(i)，1)T＝Tcam(i)×Rcam(i)×(XM，YM，ZM，1)T将三维直角坐标系CM中的虚拟三维建筑的模型变换成摄像机三维直角坐标系Ccam(i)中的虚拟三维建筑的模型，其中摄像机三维直角坐标系Ccam(i)为摄像机在拍摄第i帧图像Ipic(i)时刻的摄像机三维直角坐标系，(XM，YM，ZM)为点在三维直角坐标系CM中的坐标，(Xcam(i)，Ycam(i)，Zcam(i))为点在摄像机三维直角坐标系Ccam(i)中的坐标；在三维图形系统中，设置一个虚拟的照相机，绘制出显示变换后的虚拟三维建筑模型的建筑物图像Ibuild(i)，建筑物图像Ibuild(i)中显示建筑的像素的不透明度为100％，其余像素的不透明度为0％；5)根据视频的每一帧图像做如下处理：把与视频的第i帧图像Ipic(i)相关的遮挡物图像Ifront(i)、建筑物图像Ibuild(i)、背景图像Isite(i)叠加在一起，生成图像Iframe(i)；6)以视频的帧率Rvideo把所有的图像Iframe(i)压缩成新的视频，其中i表示帧的序列号。