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被動(dòng)式三維重建技術(shù),被動(dòng)式一般利用周圍環(huán)境如自然光的反射,使用相機(jī)獲取圖像,然后通過特定算法計(jì)算得到物體的立體空間信息。
紋理恢復(fù)形狀法
紋理法的基本理論為:作為圖像視野中不斷重復(fù)的視覺基元,紋理元覆蓋在各個(gè)位置和方向上。當(dāng)某個(gè)布滿紋理元的物體被投射在平面上時(shí),其相應(yīng)的紋理元也會(huì)發(fā)生彎折與變化。例如透shi收縮變形使與圖像平面夾角越小的紋理元越長,投影變形會(huì)使離圖像平面越近的紋理元越大。通過對圖像的測量來獲取變形,進(jìn)而根據(jù)變形后的紋理元,逆向計(jì)算出深度數(shù)據(jù)。SFT對物體表面紋理信息的要求嚴(yán)苛,需要了解成像投影中紋理元的畸變信息,應(yīng)用范圍較窄,只適合紋理特性確定等某些特殊情形。所有在實(shí)際使用中較為少見。
飛行時(shí)間法(Time of Flight,ToF)指的是在光速及聲速一定的前提下,通過測量發(fā)射信號與接收信號的飛行時(shí)間間隔來獲得距離的方法。這種信號可以是超聲波,也可以是紅外線等。飛行時(shí)間法相較于立體視覺法而言,具有不受基線長度限制、與紋理無關(guān)、成像速度快等特點(diǎn)。但是其也有一定的缺點(diǎn)。首先,ToF相機(jī)的分辨率非常低。其次,ToF相機(jī)容易受到環(huán)境因素的影響,如混合像素、外界光源等,導(dǎo)致景物深度不準(zhǔn)確;系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響很大,需要進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理,主要體現(xiàn)在場景像素點(diǎn)的位置重合上。
點(diǎn)云數(shù)據(jù)通常出現(xiàn)在逆向工程中,是由測距設(shè)備獲取的物體表面的信息集合。其掃描資料以點(diǎn)的形式進(jìn)行記錄,這些點(diǎn)既可以是三維坐標(biāo),也可以是顏色或者光照強(qiáng)度等信息。通常所使用的點(diǎn)云數(shù)據(jù)一般包括點(diǎn)坐標(biāo)精度、空間分辨率和表面法向量等內(nèi)容。點(diǎn)云一般以PCD格式進(jìn)行保存,這種格式的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可操作性較強(qiáng),同時(shí)能夠提高點(diǎn)云配準(zhǔn)融合的速度。
3D信息采集常使用移動(dòng)測繪系統(tǒng)(Mobile Mapping System),MMS包括移動(dòng)激光掃描系統(tǒng)和數(shù)碼相機(jī)。移動(dòng)激光掃描系統(tǒng)主要由激光掃描儀和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組成,用于測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和激光反射強(qiáng)度;數(shù)碼相機(jī)用于測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和顏色信息。根據(jù)移動(dòng)激光掃描系統(tǒng)和數(shù)碼相機(jī)采集的數(shù)據(jù)可以得到點(diǎn)云數(shù)據(jù),包括三維坐標(biāo)、激光反射強(qiáng)度、顏色信息。