三維重建的方法 大類別分類

2021-07-06 02:09:06 字數 1245 閱讀 5951

立體視覺法(stereoscopic)

傳統的立體成像系統使用兩個放在一起的攝影機,平行注視待重建之物體。此方法在概念上,類似人類藉由雙眼感知的影象相疊推算深度[1](當然實際上人腦對深度資訊的感知歷程複雜許多),若已知兩個攝影機的彼此間距與焦距長度,而擷取的左右兩張又能成功疊合,則深度資訊可迅速推得。此法須仰賴有效的畫素匹配分析(correspondence analysis),一般使用區塊比對(block matching)對極幾何(epipolar geometry)演算法達成。

使用兩個攝影機的立體視覺法又稱做雙眼視覺法(binocular),另有三眼視覺(trinocular)與其他使用更多攝影機的延伸方法。

色度成形法(shape from shading)

早期由 b.k.p. horn 等學者提出,使用影象畫素的亮度值代入預先設計之色度模型中求解,方程式之解即深度資訊。由於方程組中的未知數多過限制條件,因此須借由更多假設條件縮小解集之範圍。例如加入表面可微分性質(differentiability)、曲率限制(curvature constraint)、光滑程度(smoothness)以及更多限制來求得精確的解。此法之後由 woodham 派生出立體光學法。

立體光學法(photometric stereo)

為了彌補光度成形法中單張**提供之資訊不足,立體光學法採用乙個相機拍攝多張**,這些**的拍攝角度是相同的,其中的差別是光線的照明條件。最簡單的立體光學法使用三盞光源,從三個不同的方向照射待測物,每次僅開啟一盞光源。拍攝完成後再綜合三張**並使用光學中的完美漫射(perfect diffusion)模型解出物體表面的梯度向量(gradients),經過向量場的積分後即可得到三維模型。此法並不適用於光滑而不近似於朗伯表面(lambertian su***ce)的物體。

輪廓法

此類方法是使用一系列物體的輪廓線條構成三維形體。當物體的部分表面無法在輪廓聯機展現時,重建後將丟失三維資訊。常見的方式是將待測物放置於電動轉盤上,每次旋轉一小角度後拍攝其影象,再經由影象處理技巧去除背景並取出輪廓線條,蒐集各角度之輪廓線後即可「刻劃」成三維模型。

使用者輔助

另外有些方法在重建過程中需要使用者提供資訊,借助人類視覺系統之獨特效能,輔助完成重建程式。

這些方式都是基於**攝影原理,針對同個物體拍攝影象以推算三維資訊。另一種類似的方式是全景重建(panoramic reconstruction),乃是在定點上拍攝四周影象使之得以重建場景環境。

三維重建方法

三維重建技術就是要在計算機中真實地重建出該物體表面的三維虛擬模型,構建乙個物體完整的三維模型,大致可以分為三步 1.利用攝像機等影象採集裝置對物體的點雲資料從各個角度釆集,單個攝像機只能對物體的乙個角度進行拍攝,要獲得物體表面完整資訊,需要從多個角度對物體拍攝 2.將第一步獲得的各視角點雲資料變換到...

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