李伊涵 湖南省長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)三維重建若干技術(shù)的思考

李伊涵 湖南省長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)是近些年研究的熱點(diǎn)之一。原因在于，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在眾多領(lǐng)域中具有非常大的應(yīng)用價(jià)值。而三維重建技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)中一個(gè)重要的組成部分。因此，本文主要就計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)與三維重建技術(shù)的特點(diǎn)、三維重建技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究與分析。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù) 三維重建技術(shù) 特點(diǎn) 應(yīng)用

基于三維重建技術(shù)的重要性及其在無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛汽車等產(chǎn)業(yè)有廣泛應(yīng)用，并產(chǎn)生了重要的影響與價(jià)值，而普通高中生對(duì)此技術(shù)了解甚少的現(xiàn)狀。本文重點(diǎn)介紹了其三大特點(diǎn)：可將二維圖像轉(zhuǎn)化為三維；可使機(jī)器產(chǎn)生自主觀察、適應(yīng)環(huán)境的能力；可提高畫(huà)質(zhì)并采取信息匹配。并分析論述了其雙視點(diǎn)、多視點(diǎn)方面的應(yīng)用，提高三維重建技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量與效率。

1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)與三維重建技術(shù)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在近些年中獲得了非常大的進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)于各個(gè)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)也越來(lái)越大。而隨著社會(huì)的發(fā)展，眾多的學(xué)科也在計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)中進(jìn)行了應(yīng)用，使得計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)具有了非常大的應(yīng)用價(jià)值與無(wú)限的市場(chǎng)空間。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的主要特點(diǎn)是使得計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)二維圖像的處理?yè)碛腥S圖像的認(rèn)知，可以使計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)最終像人一樣可以對(duì)周邊的世界環(huán)境進(jìn)行觀察，形成自主適應(yīng)環(huán)境的能力。而三維重建技術(shù)可以通過(guò)對(duì)于攝像機(jī)的標(biāo)定、進(jìn)行科學(xué)的圖像信息的提取與匹配、對(duì)于多幅的圖像進(jìn)行三維重建最終提高圖像的質(zhì)量，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用效果。

2 三維重建技術(shù)的應(yīng)用

本文介紹的三維重建技術(shù)應(yīng)用主要通過(guò)對(duì)于多幅圖像的三維重建方式來(lái)完成的，重點(diǎn)對(duì)于多幅圖像的初始化結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)、多視點(diǎn)的三維重建來(lái)進(jìn)行，希望對(duì)于三維重建技術(shù)有比較深刻的分析。

2.1 多幅圖像初始化結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)

我們進(jìn)行多幅圖像的初始化結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)需要尋找出兩個(gè)合適的視點(diǎn)來(lái)完成有關(guān)工作，建立起具有原始特點(diǎn)的三維模型，進(jìn)行兩種圖像特征點(diǎn)的匹配。具體來(lái)講，第一，應(yīng)用兩幅圖像共同組成一個(gè)具有重建特點(diǎn)的參考坐標(biāo)系，使得一臺(tái)攝像機(jī)的位置進(jìn)行固定，另一臺(tái)攝像機(jī)可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)的矩形進(jìn)行向量的平移，從而得出相對(duì)的投影矩陣，同時(shí)需要保障兩幅圖像中攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)具有一致性。第二，我們結(jié)合兩幅圖像中的兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)以及攝像機(jī)投影矩陣的位置完全可以計(jì)算出三維空間的坐標(biāo)，再應(yīng)用三角原理使得反投射線與攝像機(jī)之間的機(jī)線構(gòu)成一個(gè)完整的三角形，最終可以使得攝像機(jī)投影矩陣的應(yīng)用具有科學(xué)性。

2.2 多幅圖像多視點(diǎn)的三維重建

多視點(diǎn)的三維重建是在雙視點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種應(yīng)用方式，可以使得我們對(duì)于圖像的位置、清晰度進(jìn)行更好的把握，有利于分析質(zhì)量與水平的提升。具體來(lái)講，第一，確定攝像機(jī)的投影矩陣，把投影坐標(biāo)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確獲得，尋找出更多的匹配點(diǎn)，使得我們應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)與三維重建技術(shù)可以進(jìn)行更多匹配點(diǎn)的獲得，使得多視點(diǎn)的三維重建的投影坐標(biāo)可以與其它圖像中的投影坐標(biāo)非常接近，有利于優(yōu)化三維重建的結(jié)構(gòu)。第二，在整個(gè)的圖像中陸續(xù)會(huì)出現(xiàn)一些新的特征以及重建點(diǎn)，我們需要制定出一些行之有效的方法避免因?yàn)槭д`匹配導(dǎo)致圖像異常情況的出現(xiàn)而影響到圖像的質(zhì)量與水平。第三，我們需要應(yīng)用多種的方式進(jìn)行三維重建紋理的融合，使得攝像機(jī)中圖像的顏色、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、位置更加的清晰，有利于這種技術(shù)在未來(lái)具有巨大的市場(chǎng)價(jià)值，可以為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。比如：調(diào)整攝像機(jī)拍攝圖像的角度與位置，應(yīng)用外推法進(jìn)行圖像紋理的融合，使得其在全局中具有最優(yōu)的紋理色彩。同時(shí)，應(yīng)用圖像分割的方式也是進(jìn)行物體表面分割的一種方式，使得圖像紋理的接縫被消除，使得在計(jì)算機(jī)上具有三維真實(shí)感的模式得以重建[3]。第四，我們需要充分的應(yīng)用復(fù)合權(quán)重的方式對(duì)于計(jì)算機(jī)中圖像紋理的顏色等進(jìn)行重新的調(diào)整，使得其圖像的紋理顏色進(jìn)行平滑過(guò)渡，使得我們對(duì)于具有真實(shí)感的三維模型進(jìn)行科學(xué)的重建。比如：我們以應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)中的三維重建技術(shù)對(duì)于兵馬俑的圖像分析來(lái)舉例子進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)應(yīng)用這種方式，我們可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)于兵馬俑的圖像進(jìn)行更加清晰的觀察，有利于對(duì)其進(jìn)行更加科學(xué)、客觀的研究與分析。比如：應(yīng)用三維重建技術(shù)對(duì)于兵馬俑的圖像來(lái)分析，可以清楚感知兵馬俑的顏色、輪廓、結(jié)構(gòu)、高度、大小、具體位置等等，有利于我們對(duì)其圖像進(jìn)行更加明確的分析與觀察。

3 結(jié)論

對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)三維重建技術(shù)進(jìn)行研究與分析，有利于這種技術(shù)在眾多領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用，使得其具有非常大的市場(chǎng)價(jià)值。而對(duì)于我國(guó)高中生來(lái)講，對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)三維重建技術(shù)進(jìn)行研究，可以提高我們的計(jì)算機(jī)水平，有利于今后的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

[1]劉星明,劉曉利,張平安,王輝靜,劉君堯. 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的三維重建技術(shù)研究[J]. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,03:13-19.

[2]. 自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)[J]. 中國(guó)無(wú)線電電子學(xué)文摘,2008,01:168-239.

[3]趙顏利. 計(jì)算機(jī)視覺(jué)三維重建若干技術(shù)研究[D].南京理工大學(xué),2007.

[4]林育斌. 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的三維重建技術(shù)研究[D].天津大學(xué),2010.