CN106157376A - 一种彩色三维模型色彩平滑方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种彩色三维模型色彩平滑方法及装置，该方法包括：获取彩色三维模型上不同相机坐标系下图像的接合边界，将三维模型上与接合边界对应的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换；获取该三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值；分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到接合边界的距离范数；根据距离范数和色彩差值，对像素点进行色彩平滑。本发明中，进行色彩平滑处理后的彩色三维模型上不同角度拍摄的纹理的衔接处色彩平滑，不存在色彩突变。

Description

一种彩色三维模型色彩平滑方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及一种彩色三维模型色彩平滑方法及装置。

背景技术

在博物馆、文化艺术创新等领域，在获取物体的彩色三维模型时，一般都是从不同角度拍摄物体的照片，然后将从不同角度拍摄的照片进行拼接，但是由于物体的材质、反光特性、光源特性、相机与物体的夹角等因素的影响，在不同角度拍摄的照片色彩存在差异，因此，在对不同角度拍摄的照片进行拼接时，还需要对色彩进行平滑处理。

现有技术中对彩色三维模型进行色彩平滑处理时，大都是对拼接时发生重叠的区域求加权平均的方法进行色彩平滑，比如说，在彩色三维模型上进行拼接的两张照片的重叠区域，第一张照片的色彩值为f₁，权重为w₁,第二张照片的色彩值为f₂，权重为w₂，通过公式f＝w₁*f₁+w₂*f₂，计算出重叠区域的色彩值，对重叠区域进行色彩平滑。

但是，现有技术中的色彩平滑，当重叠区域面积较小或者网格顶点空间密度不均匀时，处理后的彩色三维模型上不同角度拍摄的纹理的衔接处仍然存在比较明显的色彩突变。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种彩色三维模型色彩平滑方法及装置，以解决现有技术当重叠区域面积较小或者相机坐标系下的点云不均匀时，处理后的彩色三维模型上不同角度拍摄的纹理的衔接处仍然存在比较明显的色彩突变的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种彩色三维模型色彩平滑方法，其中，所述方法包括：

获取彩色三维模型上不同相机坐标系下的图像的接合边界，将三维模型上与所述接合边界对应的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换；

获取所述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，所述第一相机坐标系为所述顶点转换前所在的相机坐标系，所述第二相机坐标系为所述顶点转换后所在的相机坐标系；

分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到所述接合边界的距离范数；

根据所述距离范数和所述色彩差值，对所述像素点进行色彩平滑。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述根据所述距离范数和所述色彩差值，对所述像素点进行色彩平滑，包括：

根据所述距离范数和所述色彩差值，获取所述像素点的初始色彩差值；

根据所述像素点的初始色彩差值及所述距离范数，对所述像素点进行色彩平滑。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能实现方式，其中，所述根据所述像素点的初始色彩差值及所述距离范数，对所述像素点进行色彩平滑，包括：

根据所述距离范数及预设色彩平滑距离，通过公式(1)确定所述像素点的色彩平滑权重；

根据所述像素点的色彩平滑权重及所述像素点的初始色彩差值，通过公式(2)计算所述像素点的色彩平滑值；

根据所述像素点的色彩平滑值，对所述像素点进行色彩平滑；

$\mathrm{\&omega;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_{\max }-F\left(m\right)& F\left(m\right)<F_{\max }\\ 0& F\left(m\right)\&GreaterEqual;F_{\max }\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{1}{2}*C\left(m\right)*\mathrm{\&omega;}\left(m\right)---\left(2\right)$

其中，在公式(1)和公式(2)中，ω(m)为所述像素点的色彩平滑权重，F_max为所述预设色彩平滑距离，F(m)为像素点m到像素点m所在相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，C(m)为所述像素点的初始色彩差值，Δ为所述像素点的色彩平滑值。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述根据所述像素点的色彩平滑值，对所述像素点进行色彩平滑，包括：

当所述像素点位于所述第一相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(3)计算所述像素点平滑后的色彩值；

当所述像素点位于所述第二相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(4)计算所述像素点平滑后的色彩值；

C(m)-Δ (3)

C(m)+Δ (4)。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，获取所述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像所对应的投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，包括：

根据所述三角形网格的顶点在所述第一相机坐标系下的图像上的坐标、所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点相邻的四个像素点的坐标及所述四个像素点的色彩值，通过公式(5)计算所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值；

采用同样的方式，计算所述顶点在所述第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的第二色彩值；

计算所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值，将所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值确定为所述色彩差值；

C(P₂,M₂)＝C₁*(1-a)*(1-b)+C₂*a*(1-b)+C₃(1-a)*b+C₄*a*b (5)

其中，在公式(5)中，C(P₂,M₂)为所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值，P₂为所述顶点，M₂为所述第一相机坐标系，C₁、C₂、C₃和C₄分别为所述四个像素点的色彩值，a＝u-x_i，b＝v-y_i，顶顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上的坐标为(u，v),所述四个像素点的坐标分别为(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i)、(x_i，y_i+1)和(x_i+1，y_i+1)。

第二方面，本发明实施例提供了一种彩色三维模型色彩平滑装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取彩色三维模型上不同相机坐标系下的图像的接合边界，将三维模型上与所述接合边界对应的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换；

第二获取模块，用于获取所述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，所述第一相机坐标系为所述顶点转换前所在的相机坐标系，所述第二相机坐标系为所述顶点转换后所在的相机坐标系；

计算模块，用于分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到所述接合边界的距离范数；

色彩平滑模块，用于根据所述距离范数和所述色彩差值，对所述像素点进行色彩平滑。

结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，所述色彩平滑模块包括：

获取单元，用于根据所述距离范数和所述色彩差值，获取所述像素点的初始色彩差值；

色彩平滑单元，用于根据所述像素点的初始色彩差值及所述距离范数，对所述像素点进行色彩平滑。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第二方面的第二种可能的实现方式，其中，所述色彩平滑单元包括：

确定子单元，用于根据所述距离范数及预设色彩平滑距离，通过公式(1)确定所述像素点的色彩平滑权重；

计算子单元，用于根据所述像素点的色彩平滑权重及所述像素点的初始色彩差值，通过公式(2)计算所述像素点的色彩平滑值；

色彩平滑子单元，用于根据所述像素点的色彩平滑值，对所述像素点进行色彩平滑；

$\mathrm{\&omega;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_{\max }-F\left(m\right)& F\left(m\right)<F_{\max }\\ 0& F\left(m\right)\&GreaterEqual;F_{\max }\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{1}{2}*C\left(m\right)*\mathrm{\&omega;}\left(m\right)---\left(2\right)$

其中，在公式(1)和公式(2)中，ω(m)为所述像素点的色彩平滑权重，F_max为所述预设色彩平滑距离，F(m)为像素点m到像素点m所在相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，C(m)为所述像素点的初始色彩差值，Δ为所述像素点的色彩平滑值。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第二方面的第三种可能的实现方式，其中，所述色彩平滑子单元还用于当所述像素点位于所述第一相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(3)计算所述像素点平滑后的色彩值；

当所述像素点位于所述第二相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(4)计算所述像素点平滑后的色彩值；

C(m)-Δ (3)

C(m)+Δ (4)。

结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第四种可能的实现方式，其中，所述第二获取模块包括：

计算单元，用于根据所述三角形网格的顶点在所述第一相机坐标系下的图像上的坐标、所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点相邻的四个像素点的坐标及所述四个像素点的色彩值，通过公式(5)计算所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值；还用于，采用同样的方式，计算所述顶点在所述第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的第二色彩值；

确定单元，用于计算所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值，将所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值确定为所述色彩差值；

C(P₂,M₂)＝C₁*(1-a)*(1-b)+C₂*a*(1-b)+C₃(1-a)*b+C₄*a*b (5)

其中，在公式(5)中，C(P₂,M₂)为所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值，P₂为所述顶点，M₂为所述第一相机坐标系，C₁、C₂、C₃和C₄分别为所述四个像素点的色彩值，a＝u-x_i，b＝v-y_i，顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上的坐标为(u，v),所述四个像素点的坐标分别为(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i)、(x_i，y_i+1)和(x_i+1，y_i+1)。

本发明实施例提供的彩色三维模型色彩平滑方法及装置，进行色彩平滑处理后的彩色三维模型上不同角度拍摄的纹理的衔接处色彩平滑，不存在色彩突变。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供的一种彩色三维模型色彩平滑方法的流程图；

图2示出了本发明实施例2所提供的一种彩色三维模型色彩平滑装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有技术中对彩色三维模型进行色彩平滑处理时，大都是对重叠区域求加权平均的方法进行色彩平滑，但是，当重叠区域面积较小或者有效点云不均匀时，处理后的彩色三维模型上不同角度拍摄的纹理的衔接处仍然存在比较明显的色彩突变。基于此，本发明实施例提供了一种彩色三维模型色彩平滑方法及装置，下面通过实施例进行描述。

实施例1

本发明实施例提供了一种彩色三维模型色彩平滑方法，当博物馆、文化艺术创新等领域获取物体的彩色三维模型时，先是从不同的角度拍摄物体的照片，将从不同角度拍摄的照片进行拼接，最后采用本发明实施例提供的方法对拼接后的图像进行色彩平滑，使得彩色三维模型不同角度拍摄的纹理的衔接处不存在色彩突变，整体上色彩平滑。

使用本发明实施例提供的彩色三维模型色彩方法进行色彩平滑时，主要包括步骤S110-S140，如图1所示。

S110，获取彩色三维模型上不同相机坐标系下的图像的接合边界，将三维模型上位于接合边界处的三角形网格的顶点转换到同一个相机坐标系上。

上述不同相机坐标系下图像指的是不同角度拍摄的图像，彩色三维模型是将三维模型按照对应相机坐标系下的图像赋予色彩值形成的。

在本发明实施例中，彩色三维模型上不同相机坐标系下图像的接合边界可以通过如下方式获取，具体包括：

三维模型由多片从不同角度拍摄获取的三角形网格拼接组成，将每片从不同角度拍摄获取的三角形网格称为网格片。首先对相邻两两网格片之间的重叠部分进行单层化处理，即分别计算重叠部分中每片网格片上三角形顶点的局部点密度，该局部点密度为该区域内网格顶点总数与该区域的体积之间的比值，将局部点密度较小的网格片删除，保留局部点密度较大的网格片。然后，将相邻的网格片用新增三角形连接起来，形成一个具有完整的三角形网格的三维模型，上述新增的三角形的三个顶点位于不同的网格片，将各片网格片进行编号，上述新增三角形上属于较高序号网格片上的三角形顶点构成三维模型的接合边界，将三维模型的接合边界的顶点在不同相机坐标系下的图像上投影，得到三维模型的接合边界的顶点在不同相机坐标系下的图像上的投影点，这些投影点组成不同相机坐标系下图像的接合边界。

比如说，新增三角形的三个顶点分别为P₁、P₂和P₃，P₁属于较低序号网格片，P₂和P₃属于较高序号网格片，则由P₂和P₃构成三维模型的接合边界。

上述将较高序号网格片上的三角形顶点确定为三维模型的接合边界，除此之外，或者，还可以将较低序号网格片上的三角形顶点确定为三维模型的接合边界。

三维模型上与彩色三维模型的接合边界对应的三角形网格的顶点位于不同的相机坐标系，即位于三维模型的接合边界上的网格三角形位于不同的相机坐标系，因此需要对三维模型的接合边界上的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换，下面将举例说明进行转换的具体过程：

比如说，位于三维模型的接合边界上的一个三角形网格的三个顶点分别为P₁、P₂和P₃，且P₁、P₂和P₃分别位于三个相机坐标系M₁、M₂和M₃，即顶点P₁位于相机坐标系M₁，顶点P₂位于相机坐标系M₂，顶点P₃位于相机坐标系M₃，而P₂和P₃为三维模型的接合边界顶点，因此，需要将顶点P₂和顶点P₃转换到相机坐标系M₁上，即计算顶点P₂和顶点P₃在相机坐标系M1下的坐标，可以通过公式P_m1＝R_m1*P_w+T_m1计算出世界坐标系下空间一点P_w在相机坐标系M₁下的坐标，其中，在上述公式中，P_m1是相机坐标系M₁到世界坐标系的旋转矩阵，T_m1是相机坐标系M₁到世界坐标系的位移矩阵，P_w点可以是世界坐标系下的顶点P₂或P₃，因此，通过上述公式可以得出顶点P₂和顶点P₃在相机坐标系M₁下的坐标，即将顶点P₂和顶点P₃转换到相机坐标系M₁上。

S120，获取三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像所对应投影点和第二相机坐标系下的图像所对应投影点的色彩差值，第一相机坐标系为顶点转换前所在的相机坐标系，第二相机坐标系为顶点转换后所在的相机坐标系。

将位于三维模型的接合边界上的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换后，计算三角形网格的顶点在转换前的相机坐标系下的图像上所对应的投影点和转换后的相机坐标系下的图像上所对应的投影点的色彩差值。

其中，获取上述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像所对应投影点和第二相机坐标系下的图像所对应投影点的色彩差值，具体包括：根据三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上的坐标、顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点相邻的四个像素点的坐标及四个像素点的色彩值，通过公式(5)计算上述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值；采用同样的方式，计算上述顶点在第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的第二色彩值；计算第一色彩值和第二色彩值之间的差值，将第一色彩值和第二色彩值之间的差值确定为上述色彩差值；

C(P₂,M₂)＝C₁*(1-a)*(1-b)+C₂*a*(1-b)+C₃(1-a)*b+C₄*a*b(5)

其中，在公式(5)中，C(P₂,M₂)为上述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值，P₂为上述顶点，M₂为第一相机坐标系，C₁、C₂、C₃和C₄分别为四个像素点的色彩值，a＝u-x_i，b＝v-y_i，顶点P₂在第二相机坐标系下的图像上的坐标为(u，v),四个像素点的坐标分别为(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i)、(x_i，y_i+1)和(x_i+1，y_i+1)。

其中，假设顶点P₂在第一相机坐标系下对应的空间坐标为(x，y，z),相机的焦距为f，相机每个像素尺寸大小为(dx，dy),则

在本发明实施例中，位于三维模型的接合边界上的三角形网格的顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上的坐标为(u，v)，顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的相邻的四个像素点的坐标分别为(x_i，y_i)(x_i+1，y_i)(x_i，y_i+1)(x_i+1，y_i+1)，四个像素点的色彩值分别为C₁、C₂、C₃和C₄，即像素点(x_i，y_i)的色彩值为C₁，像素点(x_i+1，y_i)的色彩值为C₂，像素点(x_i，y_i+1)的色彩值为C₃，像素点(x_i+1，y_i+1)的色彩值为C₄，令a＝u-x_i，b＝v-y_i，通过公式(5)可以计算出顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上所对应的投影点的色彩值C(P₂,M₂),将顶点P₂在第二相机坐标系下的图像上所对应的投影点的色彩值记为第一色彩值，采用上述同样的方法，计算出顶点P₂在第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩值C(P₂，M₁)，将顶点P₂在第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩值记为第二色彩值，通过公式C(P₂)＝C(P₂，M₂)-C(P₂,M₁)计算第一色彩值和第二色彩值之间的差值，并且将上述计算出的第一色彩值和第二色彩值之间的差值确定为上述顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上述所对应的投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值。

上述只是以顶点P₂为例介绍介绍怎样计算三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，还可以通过上述方法计算三角形网格的其它顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值。

S130，分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到所述接合边界的距离范数。

上述获取了彩色三维模型在不同相机坐标系下的图像的接合边界，此处需要计算每个相机坐标系下的图像上所有的像素点到该相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，比如说，计算第一相机坐标系下的图像上的像素点到第一相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数。

上述像素点指的是该相机坐标系下的图像上的所有的像素点。

下面将以计算第一相机坐标系下的图像上的像素点到第一相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数为例介绍具体计算过程，包括：

将位于三维模型上的接合边界的三角形网格的顶点投影到该顶点所在的相机坐标系下的图像上，在每个相机坐标系下的图像上形成一个点的集合，这个集合中所有的点都是离散的。通过公式计算出上述第一相机坐标系下的图像上的任意一个像素点到第一相机坐标系下的图像上的上述集合的距离范数，其中，在上述公式中，F(m)为第一相机坐标系下的图像上的任意一个像素点到上述集合的距离范数，B是位于三维模型的接合边界上的三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上形成的集合，x为集合B中的任意一个点，m为第一相机坐标系下的图像上任意一个像素点，其中，d(m，x)为像素点m和任意点x的欧式距离。

通过上述方法计算出每个相机坐标系下的图像上的像素点到该相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数。

S140，根据距离范数和上述色彩差值，对上述像素点进行色彩平滑。

当计算出第一相机坐标系下的图像上的任意像素点到第一相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数后，根据计算出的距离范数和上述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，对第一相机坐标系系下的图像上的像素点进行色彩平滑，具体包括：根据上述距离范数和色彩差值，获取像素点的初始色彩差值；根据像素点的初始色彩差值及上述距离范数，对上述像素点进行色彩平滑。

根据上述距离范数和顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，通过公式

$C\left(m\right)=C\left(x0\right),x0=\left\{x\right|\underset{x\&Element;B}{\min }\left\{d(m,x)\right\}\}$

计算像素点m的初始色彩差值，其中，在上述公式中，C(m)为像素点m在第一相机坐标系下的图像和第二相机坐标系下的图像之间的初始色彩差值，上述x0为当像素点m和任意点x之间的欧式距离最小时的点x0，m为第一相机坐标系下的图像上的任意像素点。

上述只是以像素点m为例介绍计算第一相机坐标系下的图像上的像素点的初始色彩差值的具体过程，采用上述方法计算彩色三维模型的不同相机坐标系下的图像上的任意一个像素点的初始色彩差值。

当计算出像素点的初始色彩差值后，根据像素点的初始色彩差值及上述距离范数，对像素点进行色彩平滑，具体包括过程：根据上述距离范数及预设色彩平滑距离，通过公式(1)确定像素点的色彩平滑权重；根据像素点的色彩平滑权重及像素点的初始色彩差值，通过公式(2)计算像素点的色彩平滑值；根据像素点的色彩平滑值，对像素点进行色彩平滑；

$\mathrm{\&omega;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_{\max }-F\left(m\right)& F\left(m\right)<F_{\max }\\ 0& F\left(m\right)\&GreaterEqual;F_{\max }\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{1}{2}*C\left(m\right)*\mathrm{\&omega;}\left(m\right)---\left(2\right)$

其中，在公式(1)和公式(2)中，ω(m)为像素点的色彩平滑权重，F_max为预设色彩平滑距离，F(m)为像素点m到像素点m所在相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，C(m)为像素点的初始色彩差值，Δ为像素点的色彩平滑值。

其中，上述预设色彩平滑距离指的是像素点与该像素点所在相机坐标系下的图像的接合边界的预设距离值，上述预设色彩平滑距离可以是预先设置的一个距离值，该距离的单位为像素，指的是像素点与该像素点所在相机坐标系下的图像的接合边界之间相差的像素个数。

上述预设色彩平滑距离越大，则对每个相机坐标系下图像进行平滑的范围越宽，平滑效果越好。

在本发明实施例中，根据上述距离范数和预设色彩平滑距离，根据公式(1)确定出像素点m的色彩平滑权重，其中，m为第一相机坐标系下的图像上的任意一个像素点，从公式(1)中可以看出，当像素点m和第一相机坐标系下的图像的接合边界的距离大于或者等于预设色彩平滑距离时，则不对该像素点m进行色彩平滑，即该像素点m的色彩平滑权重为零，当像素点m和第一相机坐标系下的图像的接合边界的距离小于预设色彩平滑距离时，像素点m的色彩平滑权重为预设色彩平滑距离和像素点m的距离范数。通过上述方式计算出第一相机上所有像素点的色彩平滑权重。

当计算出像素点m的色彩平滑权重ω(m)后，根据像素点的色彩平滑权重ω(m)和像素点的初始色彩差值C(m)，通过公式(2)计算像素点m的色彩平滑值Δ。

当计算出像素点m的色彩平滑值Δ后，根据像素点m的色彩平滑值Δ，对像素点m进行色彩平滑，具体包括：当像素点位于第一相机坐标系下的图像上时，根据像素点的初始色彩差值及像素点的色彩平滑值，通过公式(3)计算像素点平滑后的色彩值；当像素点位于第二相机坐标系下的图像上时，根据像素点的初始色彩差值及像素点的色彩平滑值，通过公式(4)计算像素点平滑后的色彩值；

C(m)-Δ (3)

C(m)+Δ (4)。

当像素点m位于第一相机坐标系下的图像上时，即像素点m位于转换前的相机坐标系下的图像上时，通过公式(3)计算出像素点m进行色彩平滑后的色彩值，当像素点m位于第二相机坐标系下的图像上时，即像素点m位于转换后的相机坐标系下的图像上时，通过公式(4)计算出像素点m进行色彩平滑后的色彩值。

本发明实施例提供的彩色三维模型色彩平滑方法，进行色彩平滑处理后的彩色三维模型上不同角度拍摄的纹理的衔接处色彩平滑，不存在色彩突变。

实施例2

本发明实施例提供了一种彩色三维模型色彩平滑装置，该装置用于执行实施例1提供的彩色三维模型色彩平滑方法。

如图2所示，本发明实施例提供的彩色三维模型色彩平滑装置包括：第一获取模块210、第二获取模块220、计算模块230及色彩平滑模块240；

上述第一获取模块210，用于获取彩色三维模型上不同相机坐标系下的图像的接合边界，将三维模型上与所述接合边界对应的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换；

上述第二获取模块220，用于获取三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，第一相机坐标系为上述顶点转换前所在的相机坐标系，第二相机坐标系为上述顶点在转换后所在的相机坐标系下；

上述计算模块230，用于分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到接合边界的距离范数；

上述色彩平滑模块240，用于根据上述距离范数和上述色彩差值，对上述像素点进行色彩平滑。

上述计算模块230分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到该像素点所在相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，具体过程包括：

下面将以计算第一相机坐标系下的图像上的像素点到第一相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数为例介绍具体计算过程，包括：

将位于三维模型上的接合边界的三角形网格的顶点投影到该顶点所在的相机坐标系下的图像上，在每个相机坐标系下的图像上形成一个点的集合，这个集合中所有的点都是离散的。通过公式计算出上述第一相机坐标系下的图像上的任意一个像素点到第一相机坐标系下的图像上的上述集合的距离范数，其中，在上述公式中，F(m)为第一相机坐标系下的图像上的任意一个像素点到上述集合的距离范数，B是位于三维模型的接合边界上的三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上形成的集合，x为集合B中的任意一个点，m为第一相机坐标系下的图像上任意一个像素点，其中，d(m，x)为像素点m和任意点x的欧式距离。

通过上述方法计算出每个相机坐标系下的图像上的像素点到该相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数。

其中，上述色彩平滑模块240在对像素点进行色彩平滑时，主要通过获取单元和色彩平滑单元实现的，具体包括：

上述获取单元，用于根据上述距离范数和上述色彩差值，获取上述像素点的初始色彩差值；上述色彩平滑单元，用于根据上述像素点的初始色彩差值及上述距离范数，对上述像素点进行色彩平滑。

获取上述像素点的初始色彩差值，具体过程为：根据上述距离范数和顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，通过公式

$C\left(m\right)=C\left(x0\right),x0=\left\{x\right|\underset{x\&Element;B}{\min }\left\{d(m,x)\right\}\}$

计算像素点m的初始色彩差值，其中，在上述公式中，C(m)为像素点m在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点之间的初始色彩差值，上述x0为当像素点m和任意点x之间的欧式距离最小时的点x0，m为第一相机坐标系下的图像上的任意像素点。

上述色彩平滑单元根据像素点的初始色彩差值和距离范数，对像素点进行色彩平滑，主要通过确定子单元、计算子单元和色彩平滑子单元实现的，具体包括：

上述确定子单元，用于根据距离范数及预设色彩平滑距离，通过公式(1)确定像素点的色彩平滑权重；上述计算子单元，用于根据像素点的色彩平滑权重及像素点的初始色彩差值，通过公式(2)计算像素点的色彩平滑值；上述色彩平滑子单元，用于根据像素点的色彩平滑值，对所述像素点进行色彩平滑；

$\mathrm{\&omega;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_{\max }-F\left(m\right)& F\left(m\right)<F_{\max }\\ 0& F\left(m\right)\&GreaterEqual;F_{\max }\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{1}{2}*C\left(m\right)*\mathrm{\&omega;}\left(m\right)---\left(2\right)$

其中，在公式(1)和公式(2)中，ω(m)为像素点的色彩平滑权重，F_max为预设色彩平滑距离，F(m)为像素点m到像素点m所在相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，C(m)为像素点的初始色彩差值，Δ为像素点的色彩平滑值。

其中，为了实现根据像素点的色彩平滑值，对像素点进行色彩平滑，上述计算子单元，还用于当像素点位于第一相机坐标系下的图像上时，根据像素点的初始色彩差值及像素点的色彩平滑值，通过公式(3)计算像素点平滑后的色彩值；当像素点位于第二相机坐标系下的图像上时，根据像素点的初始色彩差值及像素点的色彩平滑值，通过公式(4)计算像素点平滑后的色彩值；

C(m)-Δ (3)

C(m)+Δ (4)。

其中，上述第二获取模块220，获取三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应的投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应的投影点的色彩差值，主要通过计算单元和确定单元来实现的，具体包括：

上述计算单元，用于根据三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上的坐标、顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点相邻的四个像素点的坐标及四个像素点的色彩值，通过公式(5)计算顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值；还用于，采用同样的方式，计算顶点在第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的第二色彩值；上述确定单元，用于计算第一色彩值和第二色彩值之间的差值，将第一色彩值和第二色彩值之间的差值确定为上述色彩差值；

C(P₂,M₂)＝C₁*(1-a)*(1-b)+C₂*a*(1-b)+C₃(1-a)*b+C₄*a*b (5)

其中，在公式(5)中，C(P₂,M₂)为顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值，P₂为顶点，M₂为第一相机坐标系，C₁、C₂、C₃和C₄分别为四个像素点的色彩值，a＝u-x_i，b＝v-y_i，顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上的坐标为(u，v),四个像素点的坐标分别为(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i)、(x_i，y_i+1)和(x_i+1，y_i+1)。

本发明实施例提供了一种彩色三维模型色彩平滑装置，进行色彩平滑处理后的彩色三维模型上不同角度拍摄的纹理的衔接处色彩平滑，不存在色彩突变。

本发明实施例所提供的彩色三维模型色彩平滑装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的***、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种彩色三维模型色彩平滑方法，其特征在于，所述方法包括：

获取彩色三维模型在不同相机坐标系下的图像的接合边界，将三维模型上与所述接合边界对应的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换；

获取所述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，所述第一相机坐标系为所述顶点转换前所在的相机坐标系，所述第二相机坐标系为所述顶点转换后所在的相机坐标系；

分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到所述接合边界的距离范数；

根据所述距离范数和所述色彩差值，对所述像素点进行色彩平滑。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离范数和所述色彩差值，对所述像素点进行色彩平滑，包括：

根据所述距离范数和所述色彩差值，获取所述像素点的初始色彩差值；

根据所述像素点的初始色彩差值及所述距离范数，对所述像素点进行色彩平滑。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述像素点的初始色彩差值及所述距离范数，对所述像素点进行色彩平滑，包括：

根据所述距离范数及预设色彩平滑距离，通过公式(1)确定所述像素点的色彩平滑权重；

根据所述像素点的色彩平滑权重及所述像素点的初始色彩差值，通过公式(2)计算所述像素点的色彩平滑值；

根据所述像素点的色彩平滑值，对所述像素点进行色彩平滑；

$\mathrm{\&omega;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_{\max }-F\left(m\right)& F\left(m\right)<F_{\max }\\ 0& F\left(m\right)\&GreaterEqual;F_{\max }\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{1}{2}*C\left(m\right)*\mathrm{\&omega;}\left(m\right)---\left(2\right)$

其中，在公式(1)和公式(2)中，ω(m)为所述像素点的色彩平滑权重，F_max为所述预设色彩平滑距离，F(m)为像素点m到像素点m所在相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，C(m)为所述像素点的初始色彩差值，Δ为所述像素点的色彩平滑值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述像素点的色彩平滑值，对所述像素点进行色彩平滑，包括：

当所述像素点位于所述第一相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(3)计算所述像素点平滑后的色彩值；

当所述像素点位于所述第二相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(4)计算所述像素点平滑后的色彩值；

C(m)-Δ (3)

C(m)+Δ (4)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应的投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，包括：

根据所述三角形网格的顶点在所述第一相机坐标系下的图像上的坐标、所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点相邻的四个像素点的坐标及所述四个像素点的色彩值，通过公式(5)计算所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值；

采用同样的方式，计算所述顶点在所述第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的第二色彩值；

计算所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值，将所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值确定为所述色彩差值；

C(P₂,M₂)＝C₁*(1-a)*(1-b)+C₂*a*(1-b)+C₃(1-a)*b+C₄*a*b (5)

其中，在公式(5)中，C(P₂,M₂)为所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值，P₂为所述顶点，M₂为所述第一相机坐标系，C₁、C₂、C₃和C₄分别为所述四个像素点的色彩值，a＝u-x_i，b＝v-y_i，顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上的坐标为(u，v),所述四个像素点的坐标分别为(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i)、(x_i，y_i+1)和(x_i+1，y_i+1)。

6.一种彩色三维模型色彩平滑装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取彩色三维模型上不同相机坐标系下的图像的接合边界，将三维模型上与所述接合边界对应的三角形网格的顶点进行相机坐标系转换；

第二获取模块，用于获取所述三角形网格的顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点和第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的色彩差值，所述第一相机坐标系为所述顶点转换前所在的相机坐标系，所述第二相机坐标系为所述顶点转换后所在的相机坐标系；

计算模块，用于分别计算同一个相机坐标系下的图像上的像素点到所述接合边界的距离范数；

色彩平滑模块，用于根据所述距离范数和所述色彩差值，对所述像素点进行色彩平滑。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述色彩平滑模块包括：

获取单元，用于根据所述距离范数和所述色彩差值，获取所述像素点的初始色彩差值；

色彩平滑单元，用于根据所述像素点的初始色彩差值及所述距离范数，对所述像素点进行色彩平滑。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述色彩平滑单元包括：

确定子单元，用于根据所述距离范数及预设色彩平滑距离，通过公式(1)确定所述像素点的色彩平滑权重；

计算子单元，用于根据所述像素点的色彩平滑权重及所述像素点的初始色彩差值，通过公式(2)计算所述像素点的色彩平滑值；

色彩平滑子单元，用于根据所述像素点的色彩平滑值，对所述像素点进行色彩平滑；

$\mathrm{\&omega;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_{\max }-F\left(m\right)& F\left(m\right)<F_{\max }\\ 0& F\left(m\right)\&GreaterEqual;F_{\max }\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{1}{2}*C\left(m\right)*\mathrm{\&omega;}\left(m\right)---\left(2\right)$

其中，在公式(1)和公式(2)中，ω(m)为所述像素点的色彩平滑权重，F_max为所述预设色彩平滑距离，F(m)为像素点m到像素点m所在相机坐标系下的图像的接合边界的距离范数，C(m)为所述像素点的初始色彩差值，Δ为所述像素点的色彩平滑值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述色彩平滑子单元还用于当所述像素点位于所述第一相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(3)计算所述像素点平滑后的色彩值；

当所述像素点位于所述第二相机坐标系下的图像上时，根据所述像素点的初始色彩差值及所述像素点的色彩平滑值，通过公式(4)计算所述像素点平滑后的色彩值；

C(m)-Δ (3)

C(m)+Δ (4)。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

计算单元，用于根据所述三角形网格的顶点在所述第一相机坐标系下的图像上的坐标、所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点相邻的四个像素点的坐标及所述四个像素点的色彩值，通过公式(5)计算所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值；还用于，采用同样的方式，计算所述顶点在所述第二相机坐标系下的图像上所对应投影点的第二色彩值；

确定单元，用于计算所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值，将所述第一色彩值和所述第二色彩值之间的差值确定为所述色彩差值；

C(P₂,M₂)＝C₁*(1-a)*(1-b)+C₂*a*(1-b)+C₃(1-a)*b+C₄*a*b (5)

其中，在公式(5)中，C(P₂,M₂)为所述顶点在第一相机坐标系下的图像上所对应投影点的第一色彩值，P₂为所述顶点，M₂为所述第一相机坐标系，C₁、C₂、C₃和C₄分别为所述四个像素点的色彩值，a＝u-x_i，b＝v-y_i，顶点P₂在第一相机坐标系下的图像上的坐标为(u，v),所述四个像素点的坐标分别为(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i)、(x_i，y_i+1)和(x_i+1，y_i+1)。