本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法。
背景技术：
1、随着无人机低空经济的蓬勃发展，视觉三维重建技术也被广泛应用于各领域，并根据实际场景需求被不断优化与改进。然而，相关研究大多关注几何处理以及后续应用上，缺乏针对针对三维模型纹理颜色调整的探究。现有三维重建的纹理颜色处理方法，以纹理面片为处理单元，通过全局-局部搭配的方式获取纹理面片顶点的颜色增益参数，实现三维模型纹理在色调上的无缝拼接。但在某些需要长时间跨度数据采集的任务中，因光照条件和大气环境的较大变化，影像间的色调与对比度都可能存在较大的差异。而现有方法仅仅通过解算增益参数难以完全调整这种差异，最终使得模型的局部出现模型颜色不一致现象。如图1所示由日出前后三小时内采集的影像重建的三维模型，其树林顶部出现明显的纹理色调与对比度不一致现象。
2、现有三维重建的纹理颜色处理方法，以纹理面片为处理单元，通过全局-局部搭配的方式获取纹理面片顶点的颜色增益参数，实现三维模型纹理在色调上的无缝拼接。而在处理由长时间跨度采集的数据时，现有纹理颜色处理方法仅仅通过解算增益参数难以完全调整由此导致的影像对比度差异。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法。首先，扩充三角面片每条边的中点作为顶点观测，并计算每个顶点的灰度值。随后，利用纹理面片的顶点构建纹理级的颜色处理误差方程，并利用共轭梯度法进行最优化求解，实现纹理级全局颜色调整。最后对不同纹理面片重叠边进行局部羽化处理，最终实现三维模型纹理的无缝过渡。
2、本发明的技术方案为一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法，包括如下步骤：
3、步骤1，以三角纹理面片顶点和中点作为计算单元，构建包含代价函数和惩罚函数的能量方程作为误差方程，并利用共轭梯度法进行最优化求解颜色调整模型参数，即任意顶点的增益参数和偏移参数；
4、步骤2，结合增益参数和偏移参数构建纹理级颜色调整模型，用于调整三角纹理面片颜色；
5、步骤3，计算每个三角纹理面片的颜色调整参数并进行调整后，逐三角边采用泊松编辑方法对纹理面片连接边进行局部颜色调整；
6、步骤4，逐波段重复步骤1-步骤3的处理，且每个波段之间的处理相对独立，直到完成所有波段，输出颜色调整后的图像。
7、进一步的，步骤1中构建的误差方程的计算公式如下式所示：
8、e(d)＝ecost(d)+λepenalty(d)
9、其中，λ表示惩罚系数，ecost(d)和epenalty(d)分别表示由顶点灰度观测值构建的代价函数以及惩罚函数；
10、代价函数的计算公式如下：
11、ecost(d)＝∑(rv_left(1+δav_left)+bv_left-(rv_right(1
12、+δav_right)+bv_right))2
13、式中，任意空间顶点或中点v在相邻的两个纹理面片上的投影点表示为v_left和v_right，rv_left和rv_right分别为投影点v_left和v_right的观测灰度值；(δav_left,bv_left)和(δav_right,bv_right)为v在两个纹理面片上的不同的颜色调整模型参数；其中，(δav_left,bv_left)为投影点v_left的颜色调整模型的增益参数和偏移参数，(δav_right,bv_right)为投影点v_right的颜色调整模型的增益参数和偏移参数；
14、惩罚函数被定义为下式所示：
15、λepenalty(d)＝λ1∑(δav_left-δav_right)2
16、+λ2∑(bv_left-bv_right)2+λ3∑(δav)2
17、式中，δav表示任意顶点v的增益参数，(λ1,λ2,λ3)为对应惩罚项的系数。
18、进一步的，λ3的取值远小于λ1,λ2。
19、进一步的，针对三角纹理面片中的某一像素点v而言，通过下式对三个顶点的参数进行加权线性内插获取颜色调整模型参数(δa,b)；
20、
21、式中，(p1,p2,p3)分别为三个顶点的权重，p1+p2+p3＝1，实际通过点v与三个顶点构成的小三角形的面积来计算；
22、
23、式中，s、s1、s2、s3分别为三角形的面积，v1-v3是三角形纹理面片的三个顶点像素，v是三角形纹理面片中的任意像素。
24、进一步的，纹理级颜色调整模型的构建方式如下；
25、对于某像素，利用下述公式进行颜色调整：
26、g0＝(1+δa)g+b (1)
27、其中g为像素原始灰度，g0为颜色调整后的灰度值，δa为增益参数，b为偏移参数。
28、进一步的，采用局部窗口平均值作为顶点的观测灰度值，以此作为像素原始灰度。
29、本发明还提供一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的系统，包括如下模块：
30、颜色调整模型参数获取模块，用于以三角纹理面片顶点和中点作为计算单元，构建包含代价函数和惩罚函数的能量方程作为误差方程，并利用共轭梯度法进行最优化求解颜色调整模型参数，即任意顶点的增益参数和偏移参数；
31、纹理级颜色调整模型构建模块，用于结合增益参数和偏移参数构建纹理级颜色调整模型，用于调整三角纹理面片颜色；
32、局部颜色调整模块，用于计算每个三角纹理面片的颜色调整参数并进行调整后，逐三角边采用泊松编辑方法对纹理面片连接边进行局部颜色调整；
33、颜色输出模块，用于逐波段重复颜色调整模型参数获取模块，纹理级颜色调整模型构建模块和局部颜色调整模块的处理，且每个波段之间的处理相对独立，直到完成所有波段，输出颜色调整后的图像。
34、本发明还提供一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的电子设备，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上述技术方案所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法。
35、本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括存储的计算机程序，计算机程序被处理器执行时，控制计算机可读存储介质所在设备执行如上述技术方案所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法。
36、与现有技术相比，本发明的有益效果为：现有技术只调整三角纹理面片的灰度偏移值，这对由于采集间隔时间较长导致的影像间的对比度差异，很难进行解决。而本发明同时解算了增益参数，可以有效解决纹理面片之间的对比度差异。
1.一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法，其特征在于：步骤1中构建的误差方程的计算公式如下式所示：
3.如权利要求2所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法，其特征在于：λ3的取值远小于λ1，λ2。
4.如权利要求1所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法，其特征在于：纹理级颜色调整模型的构建方式如下；
6.如权利要求5所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法，其特征在于：采用局部窗口平均值作为顶点的观测灰度值，以此作为像素原始灰度。
7.一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的系统，其特征在于，包括如下模块：
8.一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如权利要求1-6任一项权利要求所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法。
9.一种计算机可读存储介质，包括存储的计算机程序，计算机程序被处理器执行时，控制计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1-6任一项权利要求所述的一种考虑对比度差异的三维模型纹理面片颜色调整的方法。
