隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，計(jì)算機(jī)圖形、圖像處理、輔助設(shè)計(jì)多媒體技術(shù)越來越廣泛深入地應(yīng)用于廣告、游戲、工業(yè)、醫(yī)學(xué),影視業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。人們經(jīng)常需要能迅速地獲得物體表面的三維信息，將其轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)據(jù)，基于計(jì)算機(jī)視覺的三維重建技術(shù)具有不可替代的重要作用。三維重建是通過分析計(jì)算三維空間中物體的不同性質(zhì)，例如顏色、紋理、反射等信息，通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)將物體的形狀顏色恢復(fù)出來，并在計(jì)算機(jī)中以約定好的方式進(jìn)行模擬渲染的過程。它是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用的技術(shù)，其對現(xiàn)實(shí)世界的感知、建模與交互，涉及了計(jì)算機(jī)視覺、數(shù)字圖像處理、數(shù)字幾何處理等。
WIMI微美全息(NASDAQ:WIMI)基于計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等技術(shù)，正在開展基于多視圖三維重建算法的研究。基于多視圖的三維重建算法是通過計(jì)算不同視角拍攝物體圖像的三維空間位置來重新恢復(fù)物體深度的，利用幾何約束和特征匹配關(guān)系從圖像中找到對應(yīng)的特征匹配關(guān)系從而恢復(fù)出物體和相機(jī)之間的空間坐標(biāo)關(guān)系，之后進(jìn)行稠密重建確定各個(gè)面片的位置和朝向。它融合了多幅圖像中的信息，在三維物體測量和重建高度真實(shí)感的三維模型方面具有巨大的優(yōu)勢，基于多視圖的三維重建技術(shù)越來越多的應(yīng)用出現(xiàn)的各個(gè)領(lǐng)域，例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、歷史建筑模型建模等方面，其在諸多領(lǐng)域中具有極其廣闊的應(yīng)用前景。
WIMI研究的基于多視圖的三維重建算法應(yīng)用主要包括以下流程：
特征點(diǎn)提取與匹配：
特征點(diǎn)提取與匹配是在重建過程中一個(gè)非常重要的模塊，圖像特征點(diǎn)對應(yīng)指的是圖像間稀疏的像素坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系，它是在用來描述圖像一部分區(qū)域內(nèi)容的一種描述符，由多維的二進(jìn)制向量或者實(shí)數(shù)向量構(gòu)成，它一般是通過提取該部分區(qū)域的梯度直方圖來獲得的。在計(jì)算機(jī)視覺中，特征點(diǎn)一般都是圖像上梯度變化較大的點(diǎn)或者是圖像中物體的邊緣，通過圖像中特征點(diǎn)的匹配，能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行識別或?qū)鼍暗奈恢眠M(jìn)行定位。
特征點(diǎn)提取的質(zhì)量和位置的準(zhǔn)確性顯得尤為重要，特征點(diǎn)提取位置的準(zhǔn)確性會影響到對應(yīng)位置重建生成模型的質(zhì)量。特征點(diǎn)的質(zhì)量主要體現(xiàn)在匹配的準(zhǔn)確性，能夠與不同的特征點(diǎn)具備區(qū)分度，對于同一位置的特征能夠輕易的匹配上，在不同的特征之間存在明顯的差異，無法完成匹配。此外還需要有在各種情況下的不變性，例如旋轉(zhuǎn)不變性、尺度不變性、光度不變性等，并且具備對圖像噪聲、模糊、圖像壓縮等因素的抗干擾能力。
特征提取匹配是基于多視圖三維重建技術(shù)中的第一步，在這個(gè)過程中圖片像素點(diǎn)之間的匹配關(guān)系得以建立，基于這一步驟，后續(xù)的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法才得以進(jìn)行。
運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)：
運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)這一過程主要是提取三維重建中基本的幾何信息，即從二維圖像序列中獲取所見物體的三維位置以及相機(jī)的位姿，相機(jī)的焦距可由圖片中的附帶信息獲得或者自行標(biāo)定。根據(jù)對極幾何理論通過特征匹配關(guān)系可以從中計(jì)算出兩個(gè)相機(jī)的相對位置關(guān)系和它們朝向的變化，然后對圖片匹配的特征點(diǎn)進(jìn)行三角化，求解三維空間點(diǎn)深度。
多視角立體視覺：
在運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)這一步后，得到所有相機(jī)的位姿和通過圖像匹配恢復(fù)出的物體部分三維坐標(biāo)，即稀疏點(diǎn)云，多視角立體視覺利用運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)提取出的信息以及未能充分利用的二維圖片中的信息由稀疏點(diǎn)云生成稠密點(diǎn)云，使三維模型信息更加完整。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維重建技術(shù)有了很大的進(jìn)步，它通常被用于很多領(lǐng)域。WIMI基于多視圖的三維重建算法在導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、測繪、醫(yī)療等領(lǐng)域中都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
