基于視覺處理的3D家居

　　1 創(chuàng)意來源

　　目前市場上主流的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。這類軟件功能強大，做出來的東西非常精確，但由于其面向專業(yè)建筑師或者房產(chǎn)商，對于普通用戶來說，短時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。通過選擇房屋占地面積與房屋結構來構建空房子模型，當需要裝飾的不是全空的房子時，就無從下手了。因此，在與現(xiàn)實的結合上，實用性還需要提高。

　　我們團隊預期開發(fā)的三維建模軟件，面向受眾是普通用戶。通過手機拍攝一段家居視頻，在PC機服務器端重建出三維模型，在網(wǎng)頁上進行顯示。如此，用戶想要得到任何物體的三維模型，只需實時拍攝即可，操作簡便。此外，進行室內設計的專業(yè)人士，也可以在模型的基礎上進一步修改。

　　2 關鍵技術

　　1、structure from motion三維重建

　　三維重建技術，使用structure from motion算法，調用Bundler源碼，輸入無序或有序的圖片和圖片之間匹配的信息，在PC機上進行三維重建，輸出重建的.ply格式的三維模型。

　　Bundler是一個采用C、C++開發(fā)的稱為sfm(struct-from-motion)的系統(tǒng)，它能夠利用無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，輸出則是一個根據(jù)這些圖像反映的場景的3D重建模型，伴有少量識別得到的相機以及場景幾何信息。系統(tǒng)借用一個由Lourakis 和Argyros提供的稱為Sparse Bundle Adjustment的開發(fā)包的修改版，一點一點遞增地重建出圖像場景。Bundler已經(jīng)成功地應用在許多網(wǎng)絡相冊系統(tǒng)，尤其是一些建筑相冊里。重建結果為.ply格式的三維模型，從圖片集中還原出離散點。

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