基于图像的三维重建

基于图像的三维重建

作者:竹石

文章目录

  • 基于图像的三维重建
    • 基于图像的三维模型重建的整体流程:
    • 需要掌握的理论基础
    • 最简三维重建demo
      • 数据的获取
      • 2D-2D
      • 三角量测
      • PnP
      • 捆绑调整

基于图像的三维模型重建的整体流程:

三维重建(3D Reconstruction):从一堆二维图像中恢复物体的三维结构,并进行渲染,最终在计算机中进行客观世界的虚拟现实的表达。
基于图像的三维重建_第1张图片
->输入无序图像 Unstructured Images

->图像对齐(Assoc.),筛选图像,构建场景图(也称为连接图)。

->稀疏重建(Structure from Motion,SFM),生成稀疏的3D点云结构,该步骤的贡献是建立统一的坐标系,确定

了重建物体的尺寸,提供可靠的2D-3D多对一的匹配点对。

->稠密重建(Multiple View Stereo,MVS),生成稠密的3D点云结构,该步骤的贡献生成稠密的点云。

->表面重建(Mesh,Model Fitting),稠密点云转化为网格(mesh)。

->纹理重建(Texture Mapping) ,纹理贴图,即对网格进行纹理坐标映射,进行贴纹理。

->可视化渲染

需要掌握的理论基础

基于图像的三维重建_第2张图片

最简三维重建demo

数据的获取

我们要知道数据是怎么获取的,即第一个要学的知识点就是相机模型。
相机模型:小孔成像模型+畸变模型
基于图像的三维重建_第3张图片

2D-2D

已知图像,如何求三维点呢?
我们能获取的是图像与图像之间特征点的2D-2D匹配关系,因此第二个知识点就是特征点的匹配与描述。
有了2D-2D的匹配点对,如何获取图像之间的相对位姿?此时知识点3 对极几何就是解决2张图像相对位姿的法宝。

基于图像的三维重建_第4张图片

三角量测

由对极几何确定了2张图像的相对位姿,那么世界坐标系也就确定下来了(细品)。有了世界坐标系,这两张图像在世界坐标系上的位置也确定了,也就是说此时这两张图片中的像素不在是2D的,而是3D的,是一根根光线(细品)。
两根射线相交,其交点就是我们要求的像素点的深度。
如果把光线看做方程,由同一个点发射的光线组成方程组,所谓的三角量测,就是解方程,求解光线的交点(深度)。
基于图像的三维重建_第5张图片

PnP

有了世界坐标系,那么新加入的图像,要对齐到世界坐标系中。
我们已知的是3D点-2D点对,PnP刚好派上用场。
基于图像的三维重建_第6张图片
新加入的图像对齐在世界坐标系之后,再重复三角量测,重建更多的点
基于图像的三维重建_第7张图片

捆绑调整

由于各种不可控的误差,需要用到BA捆绑调整,修正一下参数。正准确的说个参数之前进行权衡,使重加的整体得到最优。
基于图像的三维重建_第8张图片
下课,,,

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