中国科学技术大学：《计算机视觉》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十一章 三维重建 3D Reconstruction

第十一章三维重建 Chapter 11 3D Reconstruction

Chapter 11 3D Reconstruction

三维重建是人类视觉的主要目的，也是计算机视 觉最主要的研究方向.(Marr1982) 所谓三维重建就是指从单幅图像加景物约束、二 幅、二幅以上图像恢复空间点三维坐标的过程。 成像平面 CV:Reconstruction 2023/2/2 2

 三维重建是人类视觉的主要目的，也是计算机视 觉最主要的研究方向. (Marr 1982)  所谓三维重建就是指从单幅图像加景物约束、二 幅、二幅以上图像恢复空间点三维坐标的过程。 CV:Reconstruction 2023/2/2 2 成像平面 O

照相机的成像模型： x m;=K(R,t)M E2- Ocamera Image 三维重建主要目的：从图像出发，求出所有的M: 摄像机标定：从图像出发，求出内参数K 摄像机定位或运动参数求解：从图像出发，求出运动参数 CV:Reconstruction 2023/2/2 3

CV:Reconstruction 2023/2/2 3 照相机的成像模型： i i i x m = K(R,t)Μ 三维重建主要目的：从图像出发，求出所有的Mi 摄像机标定：从图像出发，求出内参数K 摄像机定位或运动参数求解：从图像出发，求出运动参数

·三维重建 空间物体 摄像机标定 摄像机运动参数的确定 世界坐标系 X 图像坐标系 M 摄像机坐标系 摄像机O CV:Reconstruction 2023/2/2 4

CV:Reconstruction 2023/2/2 4 • 三维重建 • 摄像机标定 • 摄像机运动参数的确定 O u 摄像机坐标系 x v y 图像坐标系 c X c Z Yc O1 世界坐标系 w X w Z w Y Ow 空间物体 摄像机 O’ o I’ I M o m’ m e' e l l' zw xw yw R,T

三维重建 ,深度测量(measurement) 获取物体(object)或场景(scene)的深度信息 主动传感器(active sensor)->range data 被动传感器(passive sensor)->image 三维建模(modeling) 形成物体(object)或场景(scene)的三维表示 场景 点云 三维场景 深度测量 point 三维建模 clou d CV:Reconstruction 2023/2/2 5

 深度测量(measurement) 获取物体(object)或场景(scene)的深度信息 主动传感器(active sensor)->range data 被动传感器(passive sensor)->image  三维建模(modeling) 形成物体(object)或场景(scene)的三维表示 CV:Reconstruction 2023/2/2 5 深度测量 三维建模 场景 点云 三维场景 point clou d

三维场景重建 ,表面重建 通过几何单元拼接拟合物体表面来描述物体的三 维结构 >基于深度图的表面重建 >基于三维密度图的表面重建 ,体重建 直接将体像素以一定的颜色和透明度投影到显示 平面 CV:Reconstruction 2023/2/2 6

 表面重建 通过几何单元拼接拟合物体表面来描述物体的三 维结构 ➢基于深度图的表面重建 ➢基于三维密度图的表面重建  体重建 直接将体像素以一定的颜色和透明度投影到显示 平面 CV:Reconstruction 2023/2/2 6

一.表面片重建 Connected Set of Polygons(Usually Triangles) 。May not be closed 7

 Connected Set of Polygons (Usually Triangles) ◦ May not be closed 7

Subdivision Surfaces Coarse Mesh Subdivision Rule Define smooth surface as limit of sequence of refinements 8

 Coarse Mesh & Subdivision Rule ◦ Define smooth surface as limit of sequence of refinements 8

Parametric Surfaces Tensor Product Spline Patches Careful constraints to maintain continuity 立n Q Q Q 13 Q Q 14 Q AA 9

 Tensor Product Spline Patches ◦ Careful constraints to maintain continuity 9

Implicit Surface Points satisfying:F(x,y,z)=0 Polygonal Model Implicit Model 10

 Points satisfying: F(x,y,z) = 0 10 Polygonal Model Implicit Model