三維重建的方法(三維重建的步驟)

1.三維重建的步驟

三維重建的步驟

(1) 圖像獲取：在進行圖像處理之前，先要用攝像機獲取三維物體的二維圖像。光照條件、相機的幾何特性等對后續(xù)的圖像處理造成很大的影響。

(2)攝像機標定：通過攝像機標定來建立有效的成像模型，求解出攝像機的內(nèi)外參數(shù)，這樣就可以結(jié)合圖像的匹配結(jié)果得到空間中的三維點坐標，從而達到進行三維重建的目的。

(3)特征提取：特征主要包括特征點、特征線和區(qū)域。大多數(shù)情況下都是以特征點為匹配基元，特征點以何種形式提取與用何種匹配策略緊密聯(lián)系。因此在進行特征點的提取時需要先確定用哪種匹配方法。

特征點提取算法可以總結(jié)為：基于方向?qū)?shù)的方法，基于圖像亮度對比關(guān)系的方法，基于數(shù)學形態(tài)學的方法三種。

(4)立體匹配：立體匹配是指根據(jù)所提取的特征來建立圖像對之間的一種對應關(guān)系，也就是將同一物理空間點在兩幅不同圖像中的成像點進行一一對應起來。在進行匹配時要注意場景中一些因素的干擾，比如光照條件、噪聲干擾、景物幾何形狀畸變、表面物理特性以及攝像機機特性等諸多變化因素。

(5)三維重建：有了比較精確的匹配結(jié)果，結(jié)合攝像機標定的內(nèi)外參數(shù)，就可以恢復出三維場景信息。由于三維重建精度受匹配精度，攝像機的內(nèi)外參數(shù)誤差等因素的影響，因此首先需要做好前面幾個步驟的工作，使得各個環(huán)節(jié)的精度高，誤差小，這樣才能設計出一個比較精確的立體視覺系統(tǒng)。

2.三維重建的簡介

三維重建的英文術(shù)語名稱是3D Reconstruction.

三維重建是指對三維物體建立適合計算機表示和處理的數(shù)學模型，是在計算機環(huán)境下對其進行處理、操作和分析其性質(zhì)的基礎，也是在計算機中建立表達客觀世界的虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)。

在計算機視覺中， 三維重建是指根據(jù)單視圖或者多視圖的圖像重建三維信息的過程. 由于單視頻的信息不完全，因此三維重建需要利用經(jīng)驗知識. 而多視圖的三維重建（類似人的雙目定位）相對比較容易， 其方法是先對攝像機進行標定， 即計算出攝像機的圖象坐標系與世界坐標系的關(guān)系.然后利用多個二維圖象中的信息重建出三維信息。

物體三維重建是計算機輔助幾何設計（CAGD）、計算機圖形學（CG）、計算機動畫、計算機視覺、醫(yī)學圖像處理、科學計算和虛擬現(xiàn)實、數(shù)字媒體創(chuàng)作等領(lǐng)域的共性科學問題和核心技術(shù)。在計算機內(nèi)生成物體三維表示主要有兩類方法。一類是使用幾何建模軟件通過人機交互生成人為控制下的物體三維幾何模型，另一類是通過一定的手段獲取真實物體的幾何形狀。前者實現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，現(xiàn)有若干軟件支持，比如：3DMAX、Maya、AutoCAD、UG等等，它們一般使用具有數(shù)學表達式的曲線曲面表示幾何形狀。后者一般稱為三維重建過程，三維重建是指利用二維投影恢復物體三維信息（形狀等）的數(shù)學過程和計算機技術(shù)，包括數(shù)據(jù)獲取、預處理、點云拼接和特征分析等步驟。

3.三維重建 3D reconstruction 有哪些實用算法

三維重構(gòu)算法得看你用什么傳感器了，如果是雙目相機，那一般都是極線幾何加視覺特征配準的算法了，優(yōu)化就用bundle

adjustment。如果是單目，較早的有PTAM,DTAM，近幾年struct from

motion比較火。如果是用Kinect之類的RGBD相機，比較好的有微軟的KinectFusion,PCL的開源KinFu，以及MIT的加強版

Kintinuous。如果用激光，那一般都是當SLAM做了，前端嘛就各種ICP配準算法了，后端的話，三維中主要還是用圖優(yōu)化來做。

4.關(guān)于醫(yī)學上的三維重建

三維重建一般用的是matlab或者c++庫opencv實現(xiàn)，另外三維重建重要的是算法流程，跟數(shù)學、光學等關(guān)系比較，只是實現(xiàn)部分跟計算機程序有關(guān)，跟it關(guān)系并不大，當然，剛開始學的時候是要會寫代碼實現(xiàn)前人已有的算法的，熟了之后再慢慢改進醫(yī)學上的三維重建原理也類似，只是處理對象不一樣，處理方法會有不同，這些方面的知識一般的書上是沒有的，有也不夠，要多下載一些相關(guān)的論文下來看，百度文庫和萬方里面有很多，不過說實話，國產(chǎn)論文看起來很郁悶，當然了，看多了還是很有收獲的，我做雙目視覺三維重建斷斷續(xù)續(xù)三個月了，差不多快完了，感覺還是做純粹的軟件項目比較痛快。

順便說一下，這個主要是基于圖像處理，圖形學只是最后顯示重建結(jié)果的時候用到，例如用opengl顯示重建的三維物體，圖形學和圖像處理是不同的的。