three-dimensional reconstruction，3D reconstruction

定義：對(duì)三維物體建立適合計(jì)算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型。是在計(jì)算機(jī)環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行處理、操作和分析其性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是在計(jì)算機(jī)中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)。

學(xué)科：計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)_計(jì)算機(jī)應(yīng)用_多媒體

相關(guān)名詞：三維建模 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 計(jì)算機(jī)視覺(jué)

圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)

【延伸閱讀】

在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中，三維重建是指根據(jù)單視圖或者多視圖圖像重建原始三維信息的過(guò)程。單視圖缺少深度、多視角信息，基于單視圖的三維重建效果較一般?；诙嘁暯菆D像的三維重建，充分利用了多視角拍攝信息，先對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，并計(jì)算出攝像機(jī)的圖像坐標(biāo)系與真實(shí)世界坐標(biāo)系的關(guān)系，然后利用多個(gè)二維圖像重建出三維信息。

廣義上，三維重建是指對(duì)某些三維物體或者三維場(chǎng)景的一種恢復(fù)和重構(gòu)。重建出來(lái)的模型，方便計(jì)算機(jī)表示和處理。在實(shí)際重建過(guò)程中，三維重建是對(duì)三維空間中的物體、場(chǎng)景、人體等圖像描述的一種逆過(guò)程，由二維的圖像還原出三維的立體物體、場(chǎng)景和動(dòng)態(tài)人體，因此三維重建技術(shù)是在計(jì)算機(jī)中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)。

傳統(tǒng)的建模方式多采用建模軟件（例如3DMax、AutoCAD等）進(jìn)行正向設(shè)計(jì)和建模。同時(shí)，對(duì)于已有物體、場(chǎng)景則可使用三維掃描儀通過(guò)逆向掃描重建后得到模型?；谟?jì)算機(jī)圖形學(xué)的圖像三維重建方法，因其成本低廉、真實(shí)感強(qiáng)、自動(dòng)化程度高，在諸多場(chǎng)景中得到應(yīng)用。

當(dāng)前三維重建技術(shù)主要分成兩大技術(shù)方向：

1.基于視覺(jué)幾何的傳統(tǒng)三維重建

這種三維重建方法研究時(shí)間比較久遠(yuǎn)，技術(shù)相對(duì)成熟。主要通過(guò)多視角圖像對(duì)采集數(shù)據(jù)的相機(jī)位置進(jìn)行估計(jì)，再通過(guò)圖像提取特征后進(jìn)行比對(duì)拼接完成二維圖像到三維模型的轉(zhuǎn)換，就像利用立體幾何中的三視圖還原立體圖一樣。

2.基于深度學(xué)習(xí)的三維重建

這種方法主要使用了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超級(jí)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和擬合能力，可以對(duì)RGB或RGBD等圖像進(jìn)行三維重建。這種方法多為監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，對(duì)數(shù)據(jù)集依賴程度很高，通過(guò)各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)學(xué)習(xí)單個(gè)或多個(gè)角度的二維拍攝照片的物體特征，例如形狀扭曲、顏色變化、光感變化等，還原出物體原本的三維模型。由于數(shù)據(jù)集的收集和標(biāo)注問(wèn)題，目前在體積較小的物體重建方向上研究較多。

三維重建在數(shù)字城市場(chǎng)景下應(yīng)用空間巨大。通過(guò)對(duì)實(shí)景三維重建技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)城市整體、個(gè)別建筑或物件的三維實(shí)物模型可視化，為城市信息管理系統(tǒng)及智慧城市建設(shè)提供實(shí)景三維模型平臺(tái)。

（延伸閱讀作者：大連理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授 楊鑫）

責(zé)任編輯：張鵬輝