從照片的三維重建(3D Reconstruction)——MVS系列(1)


MVS——multi view system從多視圖的密集重建(1)

SFM的重建成果是稀疏三維點雲,為了進入更加深刻的領域,獲得更好的結果,我們進入到MVS

(1)如何理解密集點雲的生成原理

  MVS是生成密集點雲的方法,事實上,為什么我們在SFM中不能得到密集點雲?因為,SFM中我們用來做重建的點是由特征匹配提供的!這些匹配點天生不密集!而使用計算機來進行三維點雲重建,我們必須認識到,點雲的密集程度是由人為進行編程進行獲取的。SFM獲得點的方式決定了它不可能直接生成密集點雲。

  而MVS則幾乎對照片中的每個像素點都進行匹配,幾乎重建每一個像素點的三維坐標,這樣得到的點的密集程度可以較接近圖像為我們展示出的清晰度。

  其實現的理論依據在於,多視圖照片間,對於拍攝到的相同的三維幾何結構部分,存在極線幾何約束。

描述這種幾何約束:

  想象,對於在兩張圖片中的同一個點。現在回到拍攝照片的那一刻,在三維世界中,存在一條光線從照片上這一點,同時穿過拍攝這張照片的相機的成像中心點,最后會到達空間中一個三維點,這個三維點同時也會在另一張照片中以同樣的方式投影。

  這個過程這樣看來,很普通,就如同普通的相機投影而已。但是因為兩張圖片的原因,他們之間存在聯系,這種聯系的證明超過了能力范圍,但是我們只需要知道,此種情況下,兩張照片天然存在了一種約束。

  如下圖所示:極線約束

  X表示空間中的一點,x1、x2為X在兩張圖片中的同一點。由於天然的約束,已知x1,想要在另一張圖片中找到x2,可以在直線L2上進行一維尋找。  MVS主要做的就是如何最佳搜索匹配不同相片的同一個點。

 

  

  

  

  

(2)初步探究MVS中的點匹配方法

  在有了約束的基礎上,接下來就是在圖片上的一條線上進行探測,尋找兩張圖片上的同一點。主要方法為逐像素判斷,兩個照片上的點是否是同一點——

  為此提出圖像點間的“一致性判定函數”

一致性判別方程

   π (p)是使得點p投影到照片上一點的函數, Ω(x) 函數定義了一個點x周圍的區域,I(x) 函數代表了照片區域的強度特征,ρ(f, g) 是用來比較兩個向量之間的相似程度的

  ρ函數和Ω函數的具體選擇決定這個”一致性判別“的准確度

  這個函數的具體實現,由編程實現。函數的具體選擇有很多研究結果,在下一次博客MVS系列(2)中進行討論。

  

  

  

  

本文參考furukawa博士的MVS英文教程

furukawa博士的MVS教程鏈接

 

轉載自:https://blog.csdn.net/qq_28053189/article/details/74898110


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