Получение формы из признаков в задаче трехмерной реконструкции объекта по изображению

Опубликовано от

Одной из популярных задач компьютерного зрения является задача трехмерной реконструкции объекта по изображению. Важной частью, решения данной задачи, является получение формы объекта. На восприятие формы влияют: тени, текстуры, ракурс. Изучение того, как форма может быть выведена из этих признаков, иногда называют формой из X(shape from X). В этой статье будут рассмотрены два признака и то, как они могут быть использованы для восстановления трехмерной геометрии.

1.Форма из текстуры

Вариации ракурса, наблюдаемые в текстурах, могут дать полезную информацию о локальной ориентации поверхности. На рис. 1 показан пример такого узора. Алгоритмы получения формы из текстуры требуют ряда этапов обработки, включая выделение повторяющихся узоров или измерение локальных частот для вычисления локальных аффинных деформаций, а также последующий этап для определения локальной ориентации поверхности.


Рис.1 Синтетическая форма из текстуры

Если исходный рисунок регулярный, можно подогнать регулярную, но слегка деформированную сетку к изображению и использовать ее для различных задач замены или анализа изображений. Этот процесс становится еще проще, если используются специально напечатанные текстурные рисунки ткани.

Деформации, возникающие в регулярном узоре, когда он рассматривается в отражении кривого зеркала, могут быть использованы для восстановления формы поверхности.

2.Форма из фокуса камеры

Сильным признаком глубины объекта является степень размытия, которая увеличивается по мере удаления поверхности объекта от расстояния фокусировки камеры. Как показано на рис. 2, перемещение поверхности объекта в сторону от плоскости фокусировки увеличивает круг смешения, согласно формуле, которую легко вывести с помощью подобных треугольников.

Рис.2 

Был разработан ряд методов оценки глубины по величине расфокусировки (глубина от расфокусировки). Для того чтобы сделать такую технику практичной, необходимо решить ряд вопросов:

  • Величина размытия увеличивается в обоих направлениях по мере удаления от плоскости фокусировки. Поэтому необходимо использовать два или более изображений, снятых с разными настройками фокусного расстояния или перевести объект в глубину и искать точку максимальной резкости.
  • Увеличение объекта может меняться при изменении фокусного расстояния или при перемещении объекта. Это может быть смоделировано либо, либо с помощью телецентрической оптики.

  • Величина расфокусировки должна быть точно оценена. Простой подход заключается в усреднении квадратичного градиента в регионе, но при этом возникает несколько проблем, включая проблему увеличения изображения. Лучшим решением является использование тщательно разработанных фильтров.

В данной статье были рассмотрены одни из основный подходов для нахождения формы объекта.