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机器视觉与三维技术深度结合,可实现古建筑三维重建
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时间:2016-04-29 10:42:22

        从二维图像到含深度的三维图像,是质的飞跃。一般的图像上是没有长度、距离等深度信息的,而三维模型则能更加全面、精确地记录环境,可以直观呈现物体的位置、距离、姿态等。这种具有深度信息的图像,是众多应用的共性基础技术,可以直接用来确定物体的位置、姿态,计算物体的体积和物体之间的距离等。在现实生活中,我们也越来越需要更多的三维模型来实现对物体或环境的全面掌握。

        获得三维模型有两种基本方式,一种是利用激光扫描仪,一种是拍摄照片。但激光扫描仪的成本高,也有可能会对样本带来一些损害。第二种方式的成本小,而且在精度上也跟激光扫描仪相差无几,因此成为了现在研究的一个热点。

        在实时定位与在线三维重建方面,机器视觉也具有极大的应用潜力。将手机上摄像头读取的视频作为输入,通过初始化、特征点提取、动态模板特征点匹配、几何变化计算阶段后得到视频每一帧中感兴趣区域的位置。

        近年来,机器视觉、三维技术进行了深度结合。将中国古代建筑作为载体和研究对象,进行大场景三维重建技术。中国的古建筑多为木质结果,比较容易损毁,而且这些古建筑多分布于高山峻岭之中,相比于三维激光扫描仪等重建设备,基于机器视觉技术的三维重建技术更加方面灵活。

        就目前来说,中国古代建筑全自动三维重建系统,能够实现全自动三维建模,即从底层图像处理到生成最终的三维模型,全部自动实现,无需人工交互。它对图像的拍摄方式也无特殊约束和限制,只需手持自由拍摄即可。在精度上,也与激光扫描精度相当,精度小于3cm/100米,通过配备更高像素数量的相机和长焦镜头还可以实现毫米级重建。

        目前,我国基于机器视觉的三维重建技术在国际上可以说处于领先地位,应用也比较广泛。除了上述之外,还能用在一些不太适合人工作业的环境监测方面,像对露天煤矿的监测,就是通过无人机对煤矿进行全方位拍摄,生成三维模型来实时监测矿山的变化。此外,也能应用于城市规划、数字媒体、三维试衣、牙模制造等多方面。

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