陰影恢復形狀法

SFS(Shape From Shading，從陰影恢復形狀)法也是一種較為常用的方法。圖像的陰影邊界包含了圖像的輪廓特征信息，因此能夠利用不同光照條件下的圖像的明暗程度與陰影來計算物體表面的深度信息，并以反射光照模型進行三維重建。陰影恢復形狀法的應用范圍比較廣泛，可以恢復除鏡面外的各種物體的三維模型。缺點體現(xiàn)在過程多為數(shù)學計算、重建結(jié)果不夠精細，另外不能忽視的是，SFS法需要準確的光源參數(shù)，包括位置與方向信息。這就導致其無法應用于諸如露天場景等具有復雜光線的情形中。

結(jié)構(gòu)光法(Structured Light)通過向表面光滑無特征的物體發(fā)射具有特征點的光線，依據(jù)光源中的立體信息輔助提取物體的深度信息。具體的過程包括兩個步驟，首先利用激光投影儀向目標物體投射可編碼的光束，生成特征點；然后根據(jù)投射模式與投射光的幾何圖案，通過三角測量原理計算攝像機光心與特征點之間的距離，由此便可獲取生成特征點的深度信息，實現(xiàn)模型重建。這種可編碼的光束就是結(jié)構(gòu)光，包括各種特定樣式的點、線、面等圖案。結(jié)構(gòu)光法解決了物體表面平坦、紋理單一、灰度變化緩慢等問題。因為實現(xiàn)簡單且精度較高，所以結(jié)構(gòu)光法的應用非常廣泛。

對于多幀通過不同角度拍攝的景物圖像，各幀之間包含一定的公共部分。為了利用深度圖像進行三維重建，需要對圖像進行分析，求解各幀之間的變換參數(shù)。深度圖像的配準是以場景的公共部分為基準，把不同時間、角度、照度獲取的多幀圖像疊加匹配到統(tǒng)一的坐標系中。計算出相應的平移向量與旋轉(zhuǎn)矩陣，同時消除冗余信息。點云配準除了會制約三維重建的速度，也會影響到模型的精細程度和全局效果。因此必須提升點云配準算法的性能。

常見的三維重建表達方式

深度圖其每個像素值代表的是物體到相機xy平面的距離，單位為 mm。

體素是三維空間中的一個有大小的點，一個小方塊，相當于是三維空間種的像素。

點云是某個坐標系下的點的數(shù)據(jù)集。點包含了豐富的信息，包括三維坐標X，Y，Z、顏色、分類值、強度值、時間等等。在我看來點云可以將現(xiàn)實世界原子化，通過高精度的點云數(shù)據(jù)可以還原現(xiàn)實世界。萬物皆點云，獲取方式可通過三維激光掃描等。