基于單目攝像頭的實時三維重建.pdf

1、三維重建是計算機視覺的重要研究方向，可以廣泛應用于三維導航、在線購物、3D打印、計算攝影、視頻游戲以及文化遺產保護。隨著計算機的計算能力的不斷增強和人們對于實時交互體驗的追求，實時三維重建正在成為新的研究熱點。基于單目攝像頭的實時三維重建不僅需要對相機的姿態(tài)進行實時的估計，而且還要對圖像的深度圖進行實時估計和融合。為此，首先要準確地估計出相機的姿態(tài)，然后根據局部信息快速生成準確的深度圖，最后采用適合實時交互的高效融合方法來進行融合處理。

2、為了實現上述目標，本文研發(fā)了一個基于單目攝像頭的實時三維重建系統。該系統可以直接從單目攝像頭采集的實時視頻數據實時地生成場景的三維模型。系統流程主要包括三個部分:首先是利用同時定位與地圖構建(SLAM)系統，對視頻序列進行相機姿態(tài)的估計，并抽取關鍵幀進行關鍵幀的姿態(tài)優(yōu)化，然后以關鍵幀作為參考幀進行快速的深度恢復。本系統的深度恢復采用了平面掃描算法和基于概率的深度推斷方法，并針對深度恢復的結果進行局部優(yōu)化，最后將關鍵幀的深度信息進行融合和

3、場景三維重建。為了滿足實時的應用要求,我們對深度恢復進行了GPU并行加速，并使用時空一致性約束和連通分量分析等多種方法來對恢復的深度進行后續(xù)優(yōu)化處理，剔除深度恢復質量不好的區(qū)域，從而保證生成的三維模型的質量。
　　該系統提供了良好的用戶界面和交互操作，可以實時可視化當前重建的三維點云或網格表面，以指導用戶完成對目標物體或場景的完整三維掃描，并可以將重建的三維模型保存到本地。實際拍攝的三維重建效果證明了該系統的有效性，能夠滿足實際應