three-dimensional reconstruction，3D reconstruction

定義：對三維物體建立適合計算機表示和處理的數(shù)學(xué)模型。是在計算機環(huán)境下對其進行處理、操作和分析其性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是在計算機中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)。

學(xué)科：計算機科學(xué)技術(shù)_計算機應(yīng)用_多媒體

相關(guān)名詞：三維建模 計算機圖形學(xué) 計算機視覺

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

在計算機視覺中，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，先對攝像機進行標(biāo)定，并計算出攝像機的圖像坐標(biāo)系與真實世界坐標(biāo)系的關(guān)系，然后利用多個二維圖像重建出三維信息。

廣義上，三維重建是指對某些三維物體或者三維場景的一種恢復(fù)和重構(gòu)。重建出來的模型，方便計算機表示和處理。在實際重建過程中，三維重建是對三維空間中的物體、場景、人體等圖像描述的一種逆過程，由二維的圖像還原出三維的立體物體、場景和動態(tài)人體，因此三維重建技術(shù)是在計算機中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實的關(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）進行正向設(shè)計和建模。同時，對于已有物體、場景則可使用三維掃描儀通過逆向掃描重建后得到模型?；谟嬎銠C圖形學(xué)的圖像三維重建方法，因其成本低廉、真實感強、自動化程度高，在諸多場景中得到應(yīng)用。

當(dāng)前三維重建技術(shù)主要分成兩大技術(shù)方向：

1.基于視覺幾何的傳統(tǒng)三維重建

這種三維重建方法研究時間比較久遠(yuǎn)，技術(shù)相對成熟。主要通過多視角圖像對采集數(shù)據(jù)的相機位置進行估計，再通過圖像提取特征后進行比對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)超級強大的學(xué)習(xí)和擬合能力，可以對RGB或RGBD等圖像進行三維重建。這種方法多為監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，對數(shù)據(jù)集依賴程度很高，通過各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主動學(xué)習(xí)單個或多個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)字城市場景下應(yīng)用空間巨大。通過對實景三維重建技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)城市整體、個別建筑或物件的三維實物模型可視化，為城市信息管理系統(tǒng)及智慧城市建設(shè)提供實景三維模型平臺。

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

責(zé)任編輯：張鵬輝