Введение
Постановка задачи
Обзор литературы
Глава 1.Обзор существующих решений
1.1. 3D-реконструкция с помощью проектирования
1.2. 3D-реконструкция с помощью набора изображений объекта
со всех сторон
1.3. 3D-реконструкция с помощью 3D-сканер
1.4. 3D-реконструкция с помощью стереопары
1.5. Выводы
Глава 2.Этапы работы алгоритма построения3D-модели по стереопаре
2.1. Взаимное расположение камер при создании изображений.... 15
2.2. Поиск ключевых точек
2.2.1. Алгоритм Speeded-Up Robust Features (SURF)................ 17
2.2.2. Алгоритм Oriented FAST and Rotated BRIEF (ORB)....... 19
2.3. Сопоставление и фильтрация «плохих» пар особых точек...... 20
2.3.1. Сопоставление особых точек
2.3.2. Фильтрация «плохих» пар особых точек
2.4. Ректификация стереопары, получение карты глубины
2.5. Выводы
Глава 3.Практическая реализация
3.1. Выбор языка программирования и инструментов разработки 26
3.2. Реализация выбранного метода
3.3. Тестирование работы программы
3.4. Выводы
Заключение
Список литературы
В современном мире большое внимание уделяется вопросам развития
информационных технологий и оборудования в IT-индустрии. Ежегодно
разработчики демонстрируют улучшенные версии как программных
продуктов, так и новейших технических устройств, которые постепенно
становятся все более доступными, ввиду конкурентной борьбы между
производителями за конечных потребителей.
На сегодняшний день в различных технических устройствах для связи
значительному большинству пользователей доступна мобильная камера.
К услугам камеры пользователи прибегают все чаще и чаще. И, как
следствие, расширяются масштабы использования фотографий в нашей
повседневной жизни: человек старается запечатлеть все происходящее вокруг
себя – от фиксации необходимых документов до пополнения коллекции
изумительных вечерних закатов. Отчасти на это повлияло и развитие
Интернета: люди стремятся не только сохранить в памяти значимые моменты
их жизни, но и поделиться ими со своими друзьями в социальных сетях.
Активное пополнение пользователями своих фото- и видеоархивов,
неизбежным образом повышает актуальность разработок с использованием
новейших технологий устройств хранения данных. В XXI веке начинают
использовать накопители с флеш-памятью, превосходящие «устаревшие»
дискеты не только по своим компактным габаритам, но и по многим другим
техническим характеристикам.
С другой стороны, ежедневно порождаемые десятки и сотни терабайт
информации требуют грамотной обработки и продуманной структуризации.
Решением данного вопроса озадачено не одно направление информационных
технологий. В их числе и, так называемое, компьютерное зрение.
В различных сферах человеческой деятельности присутствуют
системы, использующие компьютерное зрение. Огромную роль данные
системы играют в медицине, помогая находить опухоли и другие патологии,4
в результате анализа снимков больных [1]; на производстве, например, в
пищевой промышленности, оценивая качество и минимизируя человеческий
фактор. Также их можно использовать и в познавательных целях. В
настоящее время огромной популярностью пользуются онлайн технологии,
благодаря которым человек может дистанционно наблюдать и изучать
желаемый объект, даже будучи на больших расстояниях от объекта
исследования. Существует целый ряд приложений по анализу трехмерных
изображений и структур.
На данный момент одними из самых популярных библиотек для
работы с алгоритмами компьютерного зрения являются OpenCV (Open
Source Computer Vision Library) и PCL (Point Cloud Library). Библиотеки
кроссплатформенные, реализованы на языке высокого уровня(С/С++), но
разрабатываемые и для других языков программирования. Распространяются
в условиях лицензии BSD, следовательно, могут быть использованы как в
научных, так и в коммерческих целях.
Наш век называют веком информационных технологий. На
сегодняшний день активно используется Интернет для разных целей:
развлекательных, образовательных, коммуникационных. У человека не
всегда есть возможность путешествовать, но чаще всего есть места, в
которых хотелось бы побывать. Решение данной проблемы можно получить
с помощью 3D-реконструкций.
В ходе выполнения данной работы была затронута и изучена некоторая
часть такого актуального направления как компьютерное зрение и обработка
изображений. Была проведена исследовательская работа и анализ
существующих методов построения 3D-моделей.
В ходе реализации одного из методов были решены следующие задачи:
1. Нахождение зависимости взаимного расположения камер при
создании изображений и конечного результата;
2. Анализ алгоритмов поиска особых точек;
3. Анализ методик сопоставления ключевых точек в пары с
последующей фильтрацией «плохих» пар;
4. Ректификация стереопары;
5. Получение карты глубины.
Полученные в данной работе результаты могут быть использованы в
качестве базы для других проектов 3D-реконструкций. Например, для
создания онлайн музеев, «посещение» которых создаст полноценное
ощущение непосредственного пребывания в соответствующих залах
