基于視覺(jué)處理的3D家居

　　1 創(chuàng)意來(lái)源

　　目前市場(chǎng)上主流的3D家居軟件主要分為兩類。

　　第一類是以3dmax、lightscape為代表的專業(yè)軟件。這類軟件功能強(qiáng)大，做出來(lái)的東西非常精確，但由于其面向?qū)I(yè)建筑師或者房產(chǎn)商，對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，短時(shí)間掌握使用技巧是很難的。易用性欠佳。

　　第二類是以3D Home、IKEA Home Planner為代表的非專業(yè)軟件。這類軟件專為普通用戶而設(shè)。通過(guò)選擇房屋占地面積與房屋結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建空房子模型，當(dāng)需要裝飾的不是全空的房子時(shí)，就無(wú)從下手了。因此，在與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合上，實(shí)用性還需要提高。

　　我們團(tuán)隊(duì)預(yù)期開(kāi)發(fā)的三維建模軟件，面向受眾是普通用戶。通過(guò)手機(jī)拍攝一段家居視頻，在PC機(jī)服務(wù)器端重建出三維模型，在網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行顯示。如此，用戶想要得到任何物體的三維模型，只需實(shí)時(shí)拍攝即可，操作簡(jiǎn)便。此外，進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)的專業(yè)人士，也可以在模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步修改。

　　2 關(guān)鍵技術(shù)

　　1、structure from motion三維重建

　　三維重建技術(shù)，使用structure from motion算法，調(diào)用Bundler源碼，輸入無(wú)序或有序的圖片和圖片之間匹配的信息，在PC機(jī)上進(jìn)行三維重建，輸出重建的.ply格式的三維模型。

　　Bundler是一個(gè)采用C、C++開(kāi)發(fā)的稱為sfm(struct-from-motion)的系統(tǒng)，它能夠利用無(wú)序的圖片集合重建出3D的模型。最早的版本被用在Photo Tourism的項(xiàng)目上。Bundler的輸入是一些圖像、圖像特征以及圖像匹配信息，輸出則是一個(gè)根據(jù)這些圖像反映的場(chǎng)景的3D重建模型，伴有少量識(shí)別得到的相機(jī)以及場(chǎng)景幾何信息。系統(tǒng)借用一個(gè)由Lourakis 和Argyros提供的稱為Sparse Bundle Adjustment的開(kāi)發(fā)包的修改版，一點(diǎn)一點(diǎn)遞增地重建出圖像場(chǎng)景。Bundler已經(jīng)成功地應(yīng)用在許多網(wǎng)絡(luò)相冊(cè)系統(tǒng)，尤其是一些建筑相冊(cè)里。重建結(jié)果為.ply格式的三維模型，從圖片集中還原出離散點(diǎn)。

　　以椅子為例，360°環(huán)繞一周拍攝照片。照片之間通過(guò)特征點(diǎn)匹配，逐點(diǎn)遞增，還原出三維模型。從實(shí)物與三維模型的比較來(lái)看，重建的模型為離散點(diǎn)的集合，在細(xì)節(jié)上有一定缺陷，比如部分角落還原不完整。此外，對(duì)于椅子以外的環(huán)境，包括墻壁地板都進(jìn)行了重建。因此在后期使用三維模型時(shí)最好能將三維模型分離出來(lái)。