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[摘 要]图像的三维重建是计算机视觉领悟中的一个研究方向，该研究方向提出于十多年前。文章之中对何为三维重建技术做出了阐述，同时又从计算机图形學领域对基于图像建模技术做出了综述，而之后又具体介绍了具有重大代表性的基于图像建模的方法以及最基本的原理，通过对方法的分析以及比较，在建模技术的未来也提了一些建议以及解决方法。
[关键词]三维重建；图像建模技术；图像建模；计算机图形学
中图分类号：TH387 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
1 概述
在当今社会，科学技术的发展每天都是一个新的飞跃，而计算机软硬技术的快速飞跃，又为了大规模场景的实时绘制提供了可能性，这，也加快了虚拟现实技术的发展，也为模型的复杂度以及真实感提出了新的要求。虚拟场景是虚拟现实系统的重要组成部分，逼真度也是为虚拟现实系统提供了最大的人流量，逼真度的发展，无疑影响着这个虚拟现实系统。客观世界在空间上属于三维的，但很多图像都是通过二维来呈现的，尽管有些是属于三维空间信息，但是在计算机真正应用到这类信息的时候，又必须通过三维重建技术来从二维图像之中合理地提取出来有关信息并表达出三维信息。三维建模工具随在日益改善，却在构建复杂的三维模型之中是一个耗时耗力的工作。很多三维扫描技术都与图像建模技术成为了人们心中的理想建模方式。前者一般只获取景物的几何信息，后者却可以生成具有照片般实感的的合成图，是一种自然的方式，因而图像建模技术以这种方式迅速成为了计算机图形学领域的研究热点。
2 三维建模技术
三维重建技术是指仅通过二维图像的变化出发就能够使我们产生具有真实感的三维图形，以场景变化以及组合运算作基础，通过图像与三维图形来使得三维重建技术在航天以及考古等领悟取得深入而广泛的应用。
3 基于图像的三维重建技术
基于图像的建模是一门新兴技术，它通过的是直接拍摄的图像，因而交互操作会很少，重建场景。它的出现，解决了传统的基于几何的建模技术的不足，也拥有无比的优越性。虽然传统的三维建模工具在进步，但在建构复杂的三维模型的时候，却费时费力，因此，在现实中建构三维模型的时候，需要用到新的建模技术而非原本的建模技术，而拥有三维扫描技术以及基于图像建模技术也深入人心。
4 基于图像重建几何模型的方法
4.1 基于侧影轮廓线重建几何模型
物体在图像上面的侧影轮廓线是进行物体理解的几何形状的线索之一，当一个物体被多角度观看，并用透视投影的方式进行观察时，会发现每个视角上都会存在一条物体的侧影轮廓线，而这侧影轮廓线五之相对应的透视投影中心就确定了三维空间中的一个物体，在任何视角上都会发现这一物体的侧影轮廓线，而观察时会发现这就是一个锥形物体，而物体就处于锥体之中，空间锥体的交点构成包含物体的空间包络，也就物体的可见外壳，在观察视角足够时，会发现这些外壳无限相似，这一算法，主要用于对多视角图像的观测，所以在定标上就需要做很多功夫。
4.2 采用立体视觉方法重建几何模型
基于立体视觉重建三维几何是计算机视觉领域之中的经典问题，而这一方法，也被广泛应用在自动导航装置。近年，图形学的研究者们开始重视立体视觉方法，两幅或多幅已经定标的图像都被用于重建场景的几何模型。立体视觉方法就是通过三角测量原理，来对两图像之间的共同对应点进行在空间上的连线，并于此找出在空间中的交点从而应用在现实之中，即找到空间上的三维坐标。假如能够确定一个空间坐标，那么这个物体的形状与位置就确定了，这也是三维坐标所对应的唯一性。但，物体表面有大多都不是理想的表面，所以在同一空间点上，不同的图像的投影点的亮度值也就不一样，也就是说在拥有相同亮度值的图像点也就未必屬于同一空间投影点。另外，在现实生活中有很多的干扰因素，景物空间之中的遮挡关系就是其中一点，而这也会导致空间中的对应点的不连续性。这些种种因素也就导致了想单靠亮度值来确定对应匹配算法出现了困难。
4.3 基于区域匹配的建模方法
区域匹配的建模方法需要利用数字图像处理技术，在通过图像分割，找出不同照片中的相同之处的区域，而后通过计算像素之间的深度差距来将三维空间面片，从而建立出三维模型。这种方法从相对来说比较少的照片入手，通过少量的照片来恢复物体的模型，而这种方法也是使用于表面曲率的变化小的物体，类似建筑、家具等。但在表面结构复杂的物体上，通过这种方法想找到每张照片中同一三维面前的纹理区域就比较困难，也难以成功。
5 结束语
图像的三维重建技术是一种新发展出来的技术，在很多领悟的发展都没有完善好，因此，以上提出的方法有好亦有坏，各有优势，而最有成效的，最有应用前景的，就当数基于图像相结合的方法。在之后的研究之中，还需要我们解决以下两方面的问题，一方面是构建复杂的模型还存在许多问题。在复杂的场景之中，虽计算机辅助设计系统能使得建模变得简单些，但在复杂建模的大量样本照片、线框的提取、线条的匹配以及模型构建仍然是一个艰巨的工作；另一方面，是在显示、存储以及场景复杂度的相关性之中。数据存储量随着场景复杂而变得难度增大，显示速度也会随着场景复杂度的增加而降低。就像在漫游之中，视野内的物体稀疏的时候，显示的速度就快，物体繁密的时候，显示速度就变得慢了下来，从而导致屏幕刷新的频率会不稳定，从而在视觉上引起跳跃感。这些，都是需要我们在未来解决的问题。
参考文献
[1] 马逸丹.数字图像处理技术在三维重建中的应用研究[J].数字技术与应用，2016，（10）：66.
[2] 王俊，朱利.基于图像匹配-点云融合的建筑物立面三维重建[J].计算机学报，2012，（10）：2072-2079.
[3] 孙宇阳.基于单幅图像的三维重建技术综述[J].北方工业大学学报，2011，（01）：9-13.
[4] 康皓，王明倩，王莹莹.图像三维重建技术[J].企业技术开发，2009，（06）：42-43.
[5] 李晶，赵海燕，张景强，张勤奋，李鲲鹏.断层图像三维重建与分析技术研究[J].生物医学工程学杂志，2006，（06）：1183-1185+1190.
作者简介
姓名：孔德磊（1996-），男，籍贯：河南省郑州市，民族：汉，学历：在读本科生，研究方向：模式识别与智能系统。
[关键词]三维重建；图像建模技术；图像建模；计算机图形学
中图分类号：TH387 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
1 概述
在当今社会，科学技术的发展每天都是一个新的飞跃，而计算机软硬技术的快速飞跃，又为了大规模场景的实时绘制提供了可能性，这，也加快了虚拟现实技术的发展，也为模型的复杂度以及真实感提出了新的要求。虚拟场景是虚拟现实系统的重要组成部分，逼真度也是为虚拟现实系统提供了最大的人流量，逼真度的发展，无疑影响着这个虚拟现实系统。客观世界在空间上属于三维的，但很多图像都是通过二维来呈现的，尽管有些是属于三维空间信息，但是在计算机真正应用到这类信息的时候，又必须通过三维重建技术来从二维图像之中合理地提取出来有关信息并表达出三维信息。三维建模工具随在日益改善，却在构建复杂的三维模型之中是一个耗时耗力的工作。很多三维扫描技术都与图像建模技术成为了人们心中的理想建模方式。前者一般只获取景物的几何信息，后者却可以生成具有照片般实感的的合成图，是一种自然的方式，因而图像建模技术以这种方式迅速成为了计算机图形学领域的研究热点。
2 三维建模技术
三维重建技术是指仅通过二维图像的变化出发就能够使我们产生具有真实感的三维图形，以场景变化以及组合运算作基础，通过图像与三维图形来使得三维重建技术在航天以及考古等领悟取得深入而广泛的应用。
3 基于图像的三维重建技术
基于图像的建模是一门新兴技术，它通过的是直接拍摄的图像，因而交互操作会很少，重建场景。它的出现，解决了传统的基于几何的建模技术的不足，也拥有无比的优越性。虽然传统的三维建模工具在进步，但在建构复杂的三维模型的时候，却费时费力，因此，在现实中建构三维模型的时候，需要用到新的建模技术而非原本的建模技术，而拥有三维扫描技术以及基于图像建模技术也深入人心。
4 基于图像重建几何模型的方法
4.1 基于侧影轮廓线重建几何模型
物体在图像上面的侧影轮廓线是进行物体理解的几何形状的线索之一，当一个物体被多角度观看，并用透视投影的方式进行观察时，会发现每个视角上都会存在一条物体的侧影轮廓线，而这侧影轮廓线五之相对应的透视投影中心就确定了三维空间中的一个物体，在任何视角上都会发现这一物体的侧影轮廓线，而观察时会发现这就是一个锥形物体，而物体就处于锥体之中，空间锥体的交点构成包含物体的空间包络，也就物体的可见外壳，在观察视角足够时，会发现这些外壳无限相似，这一算法，主要用于对多视角图像的观测，所以在定标上就需要做很多功夫。
4.2 采用立体视觉方法重建几何模型
基于立体视觉重建三维几何是计算机视觉领域之中的经典问题，而这一方法，也被广泛应用在自动导航装置。近年，图形学的研究者们开始重视立体视觉方法，两幅或多幅已经定标的图像都被用于重建场景的几何模型。立体视觉方法就是通过三角测量原理，来对两图像之间的共同对应点进行在空间上的连线，并于此找出在空间中的交点从而应用在现实之中，即找到空间上的三维坐标。假如能够确定一个空间坐标，那么这个物体的形状与位置就确定了，这也是三维坐标所对应的唯一性。但，物体表面有大多都不是理想的表面，所以在同一空间点上，不同的图像的投影点的亮度值也就不一样，也就是说在拥有相同亮度值的图像点也就未必屬于同一空间投影点。另外，在现实生活中有很多的干扰因素，景物空间之中的遮挡关系就是其中一点，而这也会导致空间中的对应点的不连续性。这些种种因素也就导致了想单靠亮度值来确定对应匹配算法出现了困难。
4.3 基于区域匹配的建模方法
区域匹配的建模方法需要利用数字图像处理技术，在通过图像分割，找出不同照片中的相同之处的区域，而后通过计算像素之间的深度差距来将三维空间面片，从而建立出三维模型。这种方法从相对来说比较少的照片入手，通过少量的照片来恢复物体的模型，而这种方法也是使用于表面曲率的变化小的物体，类似建筑、家具等。但在表面结构复杂的物体上，通过这种方法想找到每张照片中同一三维面前的纹理区域就比较困难，也难以成功。
5 结束语
图像的三维重建技术是一种新发展出来的技术，在很多领悟的发展都没有完善好，因此，以上提出的方法有好亦有坏，各有优势，而最有成效的，最有应用前景的，就当数基于图像相结合的方法。在之后的研究之中，还需要我们解决以下两方面的问题，一方面是构建复杂的模型还存在许多问题。在复杂的场景之中，虽计算机辅助设计系统能使得建模变得简单些，但在复杂建模的大量样本照片、线框的提取、线条的匹配以及模型构建仍然是一个艰巨的工作；另一方面，是在显示、存储以及场景复杂度的相关性之中。数据存储量随着场景复杂而变得难度增大，显示速度也会随着场景复杂度的增加而降低。就像在漫游之中，视野内的物体稀疏的时候，显示的速度就快，物体繁密的时候，显示速度就变得慢了下来，从而导致屏幕刷新的频率会不稳定，从而在视觉上引起跳跃感。这些，都是需要我们在未来解决的问题。
参考文献
[1] 马逸丹.数字图像处理技术在三维重建中的应用研究[J].数字技术与应用，2016，（10）：66.
[2] 王俊，朱利.基于图像匹配-点云融合的建筑物立面三维重建[J].计算机学报，2012，（10）：2072-2079.
[3] 孙宇阳.基于单幅图像的三维重建技术综述[J].北方工业大学学报，2011，（01）：9-13.
[4] 康皓，王明倩，王莹莹.图像三维重建技术[J].企业技术开发，2009，（06）：42-43.
[5] 李晶，赵海燕，张景强，张勤奋，李鲲鹏.断层图像三维重建与分析技术研究[J].生物医学工程学杂志，2006，（06）：1183-1185+1190.
作者简介
姓名：孔德磊（1996-），男，籍贯：河南省郑州市，民族：汉，学历：在读本科生，研究方向：模式识别与智能系统。