基于SFM的三维重建点云合并及位移测量

参考文档：
[1]https://blog.csdn.net/baoshuowl/article/details/80373591?biz_id=102&utm_term=vmware%20UBANTU&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allsobaiduweb~default-1-80373591&spm=1018.2118.3001.4187

[2] https://blog.csdn.net/abccc250110119/article/details/93471816

[3] https://www.cnblogs.com/21207-iHome/p/6034792.html

Ubantu虚拟机的安装

1. 在官网下载vmware workstation windows最新版并安装

2. 在官网下载Ubantu合适版本的ISO镜像，这里用的是16.04.3

3. 打开vmware主页，点击“创建新的虚拟机”
   

4. 选择“典型”
   

5. 浏览并选择已经下载好的Ubantu系统镜像
   

6. 输入一些个人与安装信息并确认
   

7. 完成后便可以打开虚拟机了
   

8. 启动虚拟机后，会出现以下界面，左侧选择我们想安装的语言，右边选择安装Ubuntu
   

9. 选择为图形或无线硬件，不要选择安装Ubuntu时下载更新，否则会先下载，速度很慢
   

10. 选择其他选项，这样就可以自己创建、调整分区
    

11. 然后选择创建新分区表，这时候会出现一个21474MB大小空闲的设备
    

12. 进行分区，分区之后如下图
    

13. 分区之后，在下面选择/boot分区，也就是选择/dev/sda6，这样就设置了安装启动引导其的设备，进行安装，或许有的小伙伴看不到下面的按钮，可以按这ALT然后鼠标拖动从窗口
    

14. 点击现在安装之后会弹出下面的窗口，点击继续即可
    

15. 之后会出现以下界面，选择时区Shanghai
    

16. 选择键盘布局，选择左侧的汉语，然后选择右侧的汉语
    

17. 接下来设置系统用户，和密码，密码为登陆系统的密码，要牢记
    

18. 点击继续，就会进入到安装系统的界面了，只需等待
    

SFM、CMVS-PMVS及其环境的安装

1. 在Ubantu系统中按住CTRL+alt+T调出终端
2. 在linux终端输入：
   git clone https://github.com/snavely/bundler_sfm.git
git clone https://github.com/pmoulon/CMVS-PMVS.git
   若没有安装git，则按照终端的提示输入指令安装git
3. 安装bundler相关依赖：sudo apt-get install liblapack-dev libblas-dev minpack-dev f2c gfortran jhead imagemagick
4. 在 http://www.cs.ubc.ca/~lowe/keypoints/ 下载SIFT。（因为bundler需要SIFT进行特征提取）
5. 安装SIFT依赖：sudo apt-get install libc6-dev-i386
6. 安装CMVS/PMVS依赖：sudo apt-get install libgtk2.0-dev libdevil-dev libboost-all-dev libatlas-cpp-0.6-dev libatlas-dev libcminpack-dev libgfortran3 libmetis-edf-dev libparmetis-dev freeglut3-dev libgsl0-dev
7. 进入Makefile文件所在的目录：cd /你自己的安装目录/bundler_sfm/
   编译 ：make
8. 将下载好的SIFT解压，进入文件夹中编译：make
9. 将sift可执行文件拷贝到bundler_sfm下的bin目录下
10. 将jhead文件拷贝到bundler_sfm下的bin目录下：sudo cp /usr/bin/jhead bin/
11. 生成libANN_char.so：
    cd bundler_sfm -master
make
12. 将bundler_sfm/bin/目录下生成的libANN_char.so文件拷贝到系统库：sudo cp bin/libANN_char.so /usr/lib/
13. 接下来对CMVS-PMVS进行编译，使用cd命令进入到CMVS-PMVS/program/下，然后依次执行以下命令：
    mkdir build && cd build
cmake ..
make
14. 执行完成后，CMVS-PMVS也就编译完成了，生成的可执行文件位于build目录下的main目录中。将生成的可执行文件cmvs、genOption、pmvs2这三个文件拷贝到bundler_sfm目录的bin下。

相片拍摄调制与点云形成

1. 位移前图像进行三个角度的多张图片拍摄，并将其称为1-1，1-2，1-3

2. 利用“光影魔术手”软件将图片的分辨率改为640*480的同时保存EXIF信息
   
   
   

3. 位移后的图像也进行同样的拍照操作，并将其称为2-1，2-2，2-3

4. 查看bin目录下extract_focal.pl配置文件中有没有自己所用相机的CCD宽度或CMOS宽度信息，若没有，在网上查找并写入进去，如：
   

5. 在虚拟机中bundler_sfm/example文件夹下新建peach_1文件夹，将图片集1-1复制到文件夹中

6. 在终端中使用cd命令进入到peach_1文件夹下，然后执行以下命令../../RunBundler.sh

7. 最终会生成很多的结果文件，其中bundler文件夹下的bundler.out中存储了重建的稀疏点3D坐标和相机参数。

8. 接下来我们就可以利用PMVS进行稠密点云的重建了，在这之前需要将Bundler的输出转换为CMVS-PMVS的输入格式。利用bin下的Bundle2PMVS即可完成这一过程。
   ../../bin/Bundle2PMVS prepare/list.txt bundle/bundle.out

9. 此时会生成pmvs目录，在此目录下有prep_pmvs.sh文件，编辑此文件，将里边的BUNDLER_BIN_PATH修改为bundler的bin文件夹的实际路径。
   BUNDLER_BIN_PATH="/你自己的路径/bundler_sfm/bin

10. 然后依次执行如下操作：
    sh pmvs/prep_pmvs.sh
    （在这一步出现了报错“unexcepted operator”,可修改sh默认连接到bash：sudo dpkg-reconfigure dash，解决报错）
    ../../bin/cmvs pmvs/
../../bin/genOption pmvs/
../../bin/pmvs2 pmvs/ option-0000
    生成的最终结果位于pmvs目录的models 文件夹下，名称为option-0000.ply

11. 对6个图片序列分别进行如上操作得到点云

点云文件的合并与保存

1. 回到windows系统中，在官网上下载meshlab最新版并安装

2. 运用meshlab打开1-1，1-2，1-3的点云
   

3. 点击Align开始配准
   

4. 在右边的tool栏中选择基准点云，并点击Glue Here Mesh，选择好之后点云名字前面会出现一个星号。
   

5. 然后选择另一块点云，点击Point Based Glueing，这时弹出一个窗口，在两块点云上手动选择匹配点，至少选4对点之后点OK确认。双击鼠标左键进行选择，按住Ctrl双击左键消除选择。
   
   

6. 之后会发现，两块点云基本上重合在了一起，并且第二块点云名字前也出现了一个星号。初始配准之后，我们将进行ICP配准，注意Param ICP Default中的默认参数，根据需要进行修改。如果我们的两块点云大小相同，那么就要勾选Rigid matching选型。如果我们不勾选，那最终的变换矩阵中将会有一个缩放因子。
   

7. 点击Process之后软件开始自动计算，然后按照上述步骤再次合并第3幅点云
   

8. 对任意一个点云图层右键并点击Flatten Visible Layers,选择1,3,4并apply
   
   

9. 按住ctrl+s保存合并的点云

10. 对2-1，2-2，2-3也采取上述操作进行合并，以下是合并的点云图片
    

11. 再对上面两幅合并的点云进行合并操作
    

任意两点的距离量测

1. 采用measure工具量取标准距离，两个黄色标识之间的实际距离为10cm，测量距离为0.412087
   
   

2. 桃子的位移测量距离为0.916609，算的实际距离为10*0.916609/0.412087=22.24cm
   

3. 实际桃子的位移距离约为22~23cm，这此方法对于位移测量是值得参考的