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视觉技术提升三维技术,实现古建筑三维重建
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时间:2015-08-12 14:55:28

        在现实生活中,我们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。

        我们知道,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。比如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。从五台山龙泉寺,到峨眉山金顶,再到颐和园石舫,中国科学院自动化研究所机器人视觉课题组对这些中国古建筑进行了三维重建。

        三维重建是利用多幅数码图像来恢复物体深度的过程。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。

        此外,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。将工业相机读取的数据作为输入,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。

        从二维图像到含深度的三维图像,是质的飞跃。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。

        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,三维重建技术也可用于无人机地形图的自动生成,应用更加广泛。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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