三维重建方法综述.pdf

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1、三维重建方法综述三维重建方法大致分为两个部分1、基于结构光的2、基于图片的。这里主要对基于图片的三维重建的发展做一下总结。基于图片的三维重建方法：基于图片的三维重建方法又分为双目立体视觉；单目立体视觉。A双目立体视觉：这种方法使用两台摄像机从两个(通常是左右平行对齐的，也可以是上下竖直对齐的)视点观测同一物体，获取在物体不同视角下的感知图像，通过三角测量的方法将匹配点的视差信息转换为深度，一般的双目视觉方法都是利用对极几何将问题变换到欧式几何条件下，然后再使用三角测量的方法估计深度信息这种方法可以大致分为图像获取、摄像机标定、特征提取与匹配、摄像机校正、立体匹配和三维

2、建模六个步骤。王涛的毕业论文就是做的这方面的工作。双目立体视觉法的优点是方法成熟，能够稳定地获得较好的重建效果，实际应用情况优于其他基于视觉的三维重建方法，也逐渐出现在一部分商业化产品上;不足的是运算量仍然偏大，而且在基线距离较大的情况下重建效果明显降低。代表文章：AKIMOIOTAutomaticcreationof3Dfacialmodels1993CHENCLVisualbinocularvisonsystemstosolidmodelreconstruction2007B基于单目视觉的三维重建方法:单目视觉方法是指使用一台摄像机进行三维重建的方法所使用的图像可

3、以是单视点的单幅或多幅图像，也可以是多视点的多幅图像前者主要通过图像的二维特征推导出深度信息，这些二维特征包括明暗度、纹理、焦点、轮廓等，因此也被统称为恢复形状法（shapefromX）1、明暗度（shapefromshadingSFS）通过分析图像中的明暗度信息，运用反射光照模型，恢复出物体表面法向量信息进行三维重建。SFS方法还要基于三个假设a、反射模型为朗伯特模型，即从各个角度观察，同一点的明暗度都相同的;b、光源为无限远处点光源;c、成像关系为正交投影。提出：Hornshapefromshading：amethodforobtainingtheshapeofa

4、smoothopaqueobjectfromoneview1970(该篇文章被引用了376次)发展：Vogel2008年提出了非朗伯特的SFS模型。优势：可以从单幅图片中恢复出较精确的三维模型。缺点：重建单纯依赖数学运算，由于对光照条件要求比较苛刻，需要精确知道光源的位置及方向等信息，使得明暗度法很难应用在室外场景等光线情况复杂的三维重建上。2、光度立体视觉（photometricstereo）该方法通过多个不共线的光源获得物体的多幅图像，再将不同图像的亮度方程联立，求解出物体表面法向量的方向，最终实现物体形状的恢复。提出：Woodham对SFS进行改进（1980年）

5、：photometricmethodfordeterminingsurfaceorientationfrommultipleimages(该文章被引用了891次)发展：Noakes：非线性与噪声减除2003年；Horocitz：梯度场合控制点2004年；Tang：可信度传递与马尔科夫随机场2005年；Basri：光源条件未知情况下的三维重建2007年；Sun：非朗伯特2007年；Hernandez：彩色光线进行重建方法2007年；Shi：自标定的光度立体视觉法2010年。3、纹理法（shapefromtextureSFT）通过分析图像中物体表面重复纹理单元的大小形状，

6、恢复出物体法向深度等信息，得到物体的三维几何模型。纹理法的基本理论为:对于一个具有光滑表面并覆盖了重复纹理单元的物体，当被投影在二维图像上时，其上的纹理单元会发生变形，这种变形分为投影变形和透视收缩变形。投影变形使离图像平面越远的纹理单元看上去越小，透视收缩变形使与图像平面角度越大的纹理单元看上去越短。由于这两种变形都可以从图像中测量得到，因此就可以分析变形后的纹理单元，反向求取物体表面法向和深度信息，进行三维重建。提出：WIKTINrecoveringsurfaceshapeandorientationfromtexture(1987)（被引用454次）。发展：Wa

7、rren2010对wiktin方法进行改进使用了透视投影；Liboy2006给出了在纹理单元结构发生改变的情况下的重建方法。优点：精度高，对光照和噪声不敏感。缺点：只应用于具有规则纹理的物体。4、轮廓法（shapefromsilhouettes）这种方法将物体所在的三维空间离散化为体素，再将图像分割为前景(物体)和背景，通过投影测试判定一个体素点的投影是在前景还是背景中如果一个体素点在不同视角都投影到了前景内，那么就认为它是物体的一部分，将所有这样的体素点集合起来就可以重构出物体的三维形状。提出：MartinVolumetricdescription