(SfM三維重建一)Colmap使用體驗

2021-10-14 18:06:47 字數 1680 閱讀 5125

使用影象進行三維重建,colmap應該是比較常使用的軟體,因為是開源的,所以也可以根據自己需求獲取很多中間資料,實現一些小功能。它整合了sfm和mvs兩個部分,所以輸入影象後,可直接進行影象匹配->稀疏重建->稠密重建->網格重建,一套流程。並且提供圖形化介面,因此之前很多的重建實驗都用它完成。個人感覺其重建效果還是比較理想的,且比opensfm,openmvg等工具使用起來更方便。

一般就colmap gui開啟圖形化介面就行。除非是需要某些特殊的中間結果,需要使用到命令列。

介面比較簡介,先建立新資料集,選擇影象資料夾,然後在processing中按順序選特徵提取,特徵匹配。

如果是相機拍的影象,可以選擇從exif提取相機引數,其他情況下讓它自己估計乙個就行,在之後的過程會自動更正。

matching這個階段很重要,匹配方式不同會對最終結果影響很大,要根據實際情況選擇合適的匹配方式。圖形介面特徵匹配有以下幾種方式——

exhaustive——官方文件中說明exhaustive耗時最長,因為所有影象都會兩兩匹配,但理論上效果最好。但在實際操作過程中發現很多時候這種方式耗時長而且效果也不好,尤其是當場景很相似時會集中在一團,例如建築的四個面都很像,這時匹配後會認為只拍到了乙個面,其他三面都重建不出來。

spatial——這種方式是利用了地理位置資訊,也就是每張影象必須自帶位置資訊,例如gps。這種方式需要設定在多大範圍內進行匹配,因此需要事先知道大概重建場景大小,以便選擇合適引數。

custom——這種就是自定義。一開始我覺得這種方式很傻,不智慧型,所以從沒用過。但是在試了前面幾種方法,效果還是不理想,懷疑人生的時候,我發現可以自己去定義哪幾張影象匹配哪幾張不匹配,最後簡直有奇效!!!所以這種方式適合很清楚自己的資料是怎麼來的,有一定先驗後去制定匹配方式。總之這幾種方式都各有優劣,按照實際情況選擇就行。

hierachical——這好像是只有命令列才有的匹配方式,圖形介面還沒有加上去。這是針對大場景,影象數量很多時,會自動分成幾個部分平行計算,最後拼在一起。然而試了下貌似效果並不是很理想,github上也說會在後續改進,目前只是乙個初步的功能。

reconstruction->start reconstruction就行了,引數設定我一般沒咋變,重建完後就可以看到介面顯示紅色的相機位姿和稀疏的點雲,這一步為止就是sfm的步驟。如果效果很不好,則重新考慮匹配方式。

reconstruction->dense reconstruction,這之後就是mvs的內容了,也是計算量大,耗時最長的步驟。選擇輸出資料夾後,按順序undistortion對每個影象去畸,stereo(這一步耗時很長)三角測量計算每個畫素的深度,fusion將所有點雲融合,這就可以得到稠密的點雲了,mvs的內容也就結束了。重建後的點雲在colmap視覺化還不錯,用meshlab顯示的話效果不佳。

在這之後還可用poisson進行mesh重建,得到有顏色的mesh模型。或者delaunay得到沒有紋理的mesh模型。個人感覺delaunay的質量會好一些。

最後值得一提的是,colmap重建出的模型,紋理很一般。在看它的原始碼時發現,它對紋理就沒有過多的計算,比較簡單粗暴,因此視覺化效果一般,後續可能用其他紋理對映方法改善效果。但幾何重建這一塊已經不錯了,對比許多商業軟體也不輸。

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