Технология построения 3D‑моделей объектов по набору изображений

Описание общей схемы

Во‑первых, опишем требования к выполнению фотосъемки объекта (см. рис. 1). Перекрытие между парой кадров фотографируемой области пространства должно быть не хуже 50 % (иначе модель получится с разрывами). Более того, такая съемка должна гарантировать, что три смежных снимка будут с перекрытием (например, на рисунке 1 смежными снимками можно считать 1, 2, 3 или 4, 5, 6). Таким образом, полученная 3D‑модель будет определяться только лишь одним масштабным параметром.

Рисунок 1 – Схема фотосъемки объекта

Рисунок 2 – Пример снимков для построения 3D‑модели

Теперь, допустим, имеется набор снимков (см. рис. 2). Далее, выполняя обработку снимков (а именно, поиск одинаковых точек объекта на снимках и решение системы нелинейных уравнений, составленной на основе найденных соответствий), определяем параметры камеры (фокусное расстояние и т. п.) и положение/ориентацию камеры в моменты фотографирования каждого из снимков относительно одного из них (базового, например, первого, см. рис. 3).

Рисунок 3 – Ориентированные снимки

Для ориентированных снимков выполняется поиск всех одинаковых точек на смежных парах изображений (так называемые плотные карты или карты глубины), после чего вычисляется положение точек в пространстве (см. рис. 4) в системе координат базового снимка (на основе рассчитанных параметров камеры: фокусное расстояние, положение/ориентация и т. п.).

Рисунок 4 – 3D‑модель объекта

Рисунок 5 – Текстурированная 3D‑модель объекта

Как правило, множество точек представляются в виде триангуляционных каркасов (см. рис. 6, построение каркаса осуществляется на основе триангуляции Делоне), удобных для последующего текстурирования (см. рис. 5, например средствами OpenGL) либо трансформирования снимков.

Рисунок 6 – Триангуляционная модель объекта

Заключение

Описанная технология применяется в большинстве современных коммерческих программных продуктах для построения моделей местности по данным аэрофотосъемки, мобильного картографирования и т. п. При этом все программное обеспечение типа 123D с полностью автоматической обработкой – совершенно бесплатно, но не гарантирует никакой результат вообще (соответственно и точности там нет), а там где требуется результат нужно платить, и там специально создан функционал для контроля каждого из этапов обработки.

Источник: habrahabr.ru