恭喜浙江大學章國鋒獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜浙江大學申請的專利基于體素神經隱式表面的稠密同步定位與建圖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:CN115619951B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-13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:202211263616.9,技術領域涉及:G06T17/05;該發明授權基于體素神經隱式表面的稠密同步定位與建圖方法是由章國鋒;楊興銳;李海;翟宏佳設計研發完成,并于2022-10-16向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于體素神經隱式表面的稠密同步定位與建圖方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于體素神經隱式表面的稠密同步定位與建圖的方法。本發明將三維場景分解為以體素塊為單位的幾何單元,并將其內部的幾何和紋理信息以特征向量形式存儲在體素塊中,通過插值的方式獲取對應三維點的特征并通過幾何解析網絡和紋理解析網絡兩個部分獲取符號距離場SDF以及對應的顏色。本發明在此基礎上,提出了通過定位和建圖兩個進程的交叉迭代優化,并通過共享變量的方式在兩個進程之間傳遞地圖潛特征向量;本發明創新地引進了基于Morton編碼的八叉樹方法來進一步提升地圖更新的效率。本發明通過對生成的體素塊進行交互式編輯,就可以渲染出編輯后的表面和紋理效果,從而應用到虛擬現實和增強現實等應用中。
本發明授權基于體素神經隱式表面的稠密同步定位與建圖方法在權利要求書中公布了:1.一種基于體素神經隱式表面的稠密同步定位與建圖的方法,其特征在于,包括以下步驟:步驟1:獲取第一幀的RGB-D圖像,將第一幀圖像中每個像素點對應的深度,反投影到三維空間中,從而獲得地圖中的初始三維點云;將初始三維點云所在的坐標系設置為參考坐標系,并基于初始三維點云構建多個不重疊且與參考坐標系的坐標軸對齊的體素塊;基于這些體素塊構建八叉樹結構,并將體素塊對應的Morton編碼插入到八叉樹中;同時為每個體素塊8個頂點分配定長特征向量,這些定長特征向量用來儲存擬構建場景的幾何和紋理信息;步驟2:從獲取到的圖像中隨機采樣M個像素點,并生成從圖像對應的相機中心出發穿過每個像素點的射線,并計算射線與已構建的體素塊的交集;在射線與體素塊交集的區域進行均勻采樣,從而得到采樣的三維點,通過三維點的三維坐標獲取其所在的體素塊的8個頂點的特征向量,并通過特征提取函數得到三維點對應的特征向量;通過幾何解析網絡獲取符號距離場SDF和中間信息,再將得到的中間信息通過紋理解析網絡獲取顏色;通過SDF計算三維點對應的空間密度值,再通過體渲染的方式對射線上的三維點的顏色和深度進行權重累積,最終得到預測的射線對應像素的顏色和深度;將預測的顏色和深度與真實的顏色和深度對比,由此優化體素塊頂點上的定長特征向量和幾何解析網絡和紋理解析網絡;步驟3:步驟2完成后,開啟跟蹤進程,跟蹤進程為:對從第二幀開始獲取的圖像重復步驟2,但保持體素塊頂點上的定長特征向量和幾何解析網絡和紋理解析網絡不變,只優化圖像對應的相機6自由度位姿,優化后即完成定位,并將優化后的相機6自由度位姿與對應的RGB-D圖像構建成為幀,并放入候選關鍵幀列表;步驟4:開啟建圖進程,建圖進程為:從步驟3中獲取關鍵幀列表,遍歷候選關鍵幀列表,將每一幀圖像的像素點對應的深度,根據圖像對應的相機6自由度位姿,反投影深度到三維空間中,獲得每一幀對應的三維點云;針對三維點云中的每一個三維點,判斷三維點是否包含在已創建的體素塊中,若不包含,則創建新的體素塊,并更新步驟1中的八叉樹結構,由此達到動態創建體素塊,擴展建圖區域的目的;從關鍵幀列表中選取若干合適的幀作為關鍵幀,并與候選關鍵幀列表中最新的幀一起優化;對于所有待優化的幀中的圖像,重復步驟2,并在優化體素塊頂點上的定長特征向量和幾何解析網絡和紋理解析網絡的同時,優化幀的6自由度位姿。
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