基于多視圖的三維結構重建教學指南

《基于多視圖的三維結構重建》教學指南一、課程的性質(zhì)與任務1.性質(zhì)這是一本面向中文讀者的關于從不同視點多幅圖像重建圖像中的物體的三維結構相關知識的教科書。本書適合大學三年級以上的理工科本科生和研究生，以及具有類似背景的對三維重建感興趣的人士。2.任務三維模型獲取是計算機圖形學和計算機視覺領域的一個基本研究問題。然而，利用建模軟件(比如3DMAX和Maya等）手工進行三維模型構建是十分繁瑣和代價昂貴的工作。因此，研究如何從現(xiàn)實世界直接和快速地獲取三維模型，成為非常有意義的理論和技術。本書旨在讓讀者能系統(tǒng)地了解基于圖像的三維重建的整體步驟和其中涉及到的關鍵技術，以快速掌握三維重建流程。二、預備知識本書基于多視圖未定標圖像的局部特征以及多視圖之間的約束關系，以構建復雜完整的三維模型為目標，對三維重建的整個流程進行了深入的闡述。讀者在學習本書之前，應具備一定的計算機基礎知識，計算機圖形學和計算機視覺知識，這樣通過對本書的學習才能獲得更好的效果。三、教學提要、課程內(nèi)容、教學要求第1章緒論本章教學內(nèi)容教學重點：基于多視圖的三維重建的流程介紹本章教學要求通過本章的學習，學生應掌握基于多視圖的三維重建的流程中涉及的技術和概念，對整個三維重建的流程有整體把握。第2章特征點描述與匹配本章教學內(nèi)容教學重點：三維重建流程所使用的特征點提取方法本章教學要求通過本章的學習掌握圖像局部特征點描述子的概念，掌握采用獨立成份分析(ICA)技術提取特征點像斑的獨立成份的描述子，掌握以此特征點描述子作為特征點的特征描述向量的方法。了解如何通過標準圖像測試集評估描述子的性能，并應用于三維重建流程中的特征點匹配部分。第3章基于未標定圖像的三維點云重建本章教學內(nèi)容教學重點：從二維圖像空間到三維空間的目標物體點云結構和各視圖相機運動參數(shù)估計的算法本章教學要求通過本章的學習首先掌握一種新的使用全局最優(yōu)技術，對基礎矩陣進行非線性估計的方法。然后掌握僅依賴基礎矩陣精度的射影空間多視圖遞推公式，并基于此恢復目標物體的三維度量結構。第4章點云數(shù)據(jù)的優(yōu)化本章教學內(nèi)容教學重點：三維點云數(shù)據(jù)進行優(yōu)化；基于SBA框架和隨機行走模型的非線性優(yōu)化算法；在幾何空間對模型進行調(diào)整的兩種不同算法；本章教學要求通過本章學習掌握基于SBA框架和隨機行走模型的非線性優(yōu)化算法，能夠掌握對點云數(shù)據(jù)進行優(yōu)化的方法。然后了解在幾何空間對模型進行調(diào)整的不同算法。第5章多視圖紋理映射本章教學內(nèi)容教學重點：基于多視圖圖像，針對復雜三維模型的自動紋理映射算法本章教學要求掌握一種基于馬太效應法則的概率模型對三維模型網(wǎng)格表面的紋理分布進行優(yōu)化分布，保持紋理效果最優(yōu)的同時使紋理邊界盡量減少的方法。另外，了解進行紋理邊界融合和紋理表面空洞修補的算法。四、教學時間分配章號課程內(nèi)容課時數(shù)第1章緒論4課時第2章特征點描述與匹配15課時第3章基于未標定圖像的三維點云重建15課時第4