用于3D表面重建的稀疏GPU体素化制造技术

在本文中所描述的过程和系统使计算设备能够利用并行图形硬件来执行基于体素的三维(3D)重建建模。计算设备可以生成初始的低分辨率体素列表。体素列表中的体素可以表示为与体素网格内的单元(cell)的3D空间位置相对应的索引三元组(例如，{ix,iy,iz})。基于与对象相关联的输入图像的信息，计算设备可以移除与对象表面不相交的某些体素。剩余的体素可以并行地被一次或多次细分成为一定数量的子体素，以生成新的体素列表。可以再一次测试新生成的体素列表以确定与对象表面不相交的体素。可以部分地重复该过程。输出体素可以被渲染为投影的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
体素(voxel)是用于表示三维(3D)表面几何的体积元素。体素在概念上和像素相似，但体素用于表示3D空间中的对象，而像素用于表示二维(2D)图像中的对象。体素化是将体素表示的对象进行合成的过程，并且是3D图形学中常用的技术。体素通常与指示体素是“开”(例如，可见)还是“关”(例如，不可见)的数据一起被存储。对于“开”的体素的指定指示固体材料的存在，而对于“关”的体素的指定指示空白空间。体素也可以包括诸如颜色、纹理、表面法线、或其它属性数据的属性。类似于图像，体素的网格(“体素网格”)特征在于其分辨率(例如，在高、宽、和深的维度中的体素的数量)。网格中的体素的总数量是网格的高、宽、和深的乘积。存储体素网格所需的计算存储器的量与网格中的体素的总数成正比。由此，随着体素网格的分辨率在各个维度上线性增长，对其进行存储所需的存储器的量立方地增长。这使得使用高分辨率的体素网格变得不现实。一种方法是形成层级树结构，该层级树结构开始于对应于体素网格的整个体积的根节点的。通过消除某些子树的体素来实现空间节省。尽管该方法可以降低表示体素网格所需的存储器的量，但是所述方法要求大量的指针解引用用于随机存取。这极大地削弱了所述方法的价值。
技术实现思路
在本文中所描述的是用于利用并行图形硬件来重建实时3D模型的技术和系统。该公开的实施例涉及体素表示和对体素信息的并行处理。该公开的各种实施例包括，基于输入图像，通过交换系统生成包括多个体素的体素列表。对于体素列表中的个体体素而言，计算设备可以至少部分地基于来自输入图像的信息来确定个体体素的可移除性。计算系统可以基于个体体素的可移除性，在与图形处理单元(GPU)线程标识符(ID)相对应的位置中生成序列列表，并且生成与序列列表相对应的输出列表。在一些实施例中，计算系统可以执行一个或多个迭代以细分体素列表中的体素，从而生成新的体素列表。在这些实例中，新的体素列表可以被再一次处理以将体素从体素列表中移除，并且更新与序列列表相对应的输出体素。当迭代完成时，可以压缩输出体素，并且可以将输出体素渲染为重建的图像。提供了该
技术实现思路
从而以简化的形式介绍在以下的具体实施方式中进一步描述的挑选出的概念。该
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。附图说明参考附图描述了具体实施方式。在图中，附图标记最左边的数字表示在其中第一次出现该附图标记的图。不同的图中的相同的附图标记表示相似或相同的项。图1是包括用于基于输入图像而重建3D模型的计算架构的说明性方案的示图。图2是用于基于输入图像而重建3D模型的说明性过程的流程图。图3是使得能够利用并行图形硬件对3D模型进行重建的说明性计算架构的示意图。图4是用于基于输入图像而生成输出体素的说明性过程的流程图。图5是用于基于输入图像而生成输出体素的说明性过程的另一流程图。图6是示出了与针对体素处理的确定相关联的各种说明性考虑的示例方框图。具体实施方式概述在本公开中描述的过程和系统使计算设备能够利用并行图形硬件来执行基于体素的三维(3D)重建建模。计算设备可以从与输入图像相关联的一系列2D投影中重建3D模型。为了重建3D模型，计算设备可以利用初始的低分辨率生成体素，从而创建包括生成的体素的体素列表。体素列表中的体素可以被表示为索引三元组，其与体素网格内的体素角(corner)的3D坐标(例如，{ix,iy,iz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机实现的用于三维(3D)模型重建的方法，所述方法包括：接收包括对象的来自各个视角的多个二维(2D)图像的输入图像；生成体素列表，所述体素列表包括多个体素，所述体素至少部分地基于所述对象的所述输入图像来重建所述对象的3D模型；将所述多个体素中的个体体素分配至与图形处理单元(GPU)相关联的线程标识符(ID)；将一个或多个体素从所述体素列表中移除，以生成排除所述一个或多个体素的输出体素，所述一个或多个体素是在基于所述输入图像的分析而将所述一个或多个体素识别为与所述对象的表面不相交后被移除的；并且利用所述输出体素渲染所述3D模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.17 US 61/847,445;2014.04.18 US 14/256,8801.一种计算机实现的用于三维(3D)模型重建的方法，所述方法包括：
接收包括对象的来自各个视角的多个二维(2D)图像的输入图像；
生成体素列表，所述体素列表包括多个体素，所述体素至少部分地基
于所述对象的所述输入图像来重建所述对象的3D模型；
将所述多个体素中的个体体素分配至与图形处理单元(GPU)相关联
的线程标识符(ID)；
将一个或多个体素从所述体素列表中移除，以生成排除所述一个或多
个体素的输出体素，所述一个或多个体素是在基于所述输入图像的分析而
将所述一个或多个体素识别为与所述对象的表面不相交后被移除的；并且
利用所述输出体素渲染所述3D模型。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述多个体素被
表示为与3D网格内的体素角的坐标相对应的整型三元组的列表。
3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，将所述一个或多
个体素从所述体素列表中移除包括：
确定所述多个体素中的个体体素是可移除的；
将对所述个体体素的可移除性的指定存储在与所述体素列表相对应的
序列列表中；并且
响应于确定满足预先确定的条件，基于所述指定而将所述个体体素从
所述体素列表中移除。
4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，其中，所述预先确定的
条件包括迭代的预先确定的次数。
5.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，其中，所述预先确定的
条件与所述多个输入图...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·T·卢普，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US