0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

介绍一种高效的线云重建算法ELSR

3D视觉工坊 来源:3D视觉工坊 2023-03-29 18:14 次阅读

主要内容:

提出了一种高效的线云重建方法,称为ELSR,其利用了城市场景中常见的场景平面和稀疏的3D点,对于两视图,ELSR可以找到局部场景平面来引导线匹配,并利用稀疏的3D点来加速和约束匹配。

为了重建具有多个视图的3D线段,ELSR利用了一种抽象方法,其基于有代表性的3D线的空间一致性来选择它们。 实验表明,其方法可以有效地重建包含数千张大尺寸图像的大型复杂场景的3D线条。

总的来说,本文是一篇利用场景中的结构化线条来构建线云的算法。 其方法构建的线云如下图所示:

e3a872a0-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

Contributions:

1、提出了一种从多个图像中匹配线条和重建3D线条的有效方法,该方法易于使用,只需要SfM的结果作为先验

2、利用二维线和稀疏三维点之间的几何关系来找到局部单应性。这也是第一个利用这种简单而有效的几何形状进行线段匹配的工作。

3、在大型图像数据集上进行评估时,ELSR在两视图匹配方面比现有算法快1000多倍;在多视图重建中,ELSR比现有方法快4倍,3D线的数量增加了360%

Pipeline:

给定图像序列,首先用SfM算法获取相机姿态和稀疏的3D点;然后匹配两视图的线;最后从图像序列中的所有匹配中提取代表性的3D线。 其包含三个组成部分:

1、单应估计:使用具有两条邻域线的场景平面几何来验证单应,在此期间,粗糙点深度用于加速

2、引导匹配:将单条线与潜在的单应性进行匹配,并使用粗略的点深度来约束匹配。

3、线抽象:对于多个视图,首先找到图像对之间的线匹配的连接,并对空间一致性进行评分;然后选择具有代表性的匹配作为最终的3D线

e3c5fbf4-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

两视图线匹配: 主要利用场景平面和点去引导两视图下的线段匹配。

成对线的单应性:

e3f513da-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

e4145baa-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

e4214d60-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

当Sang(H)小于给定的阈值时场景平面是正确的,并且H是有效的。

点引导的搜索单应:

算法1是通过点引导寻找单应的方法。 搜索单应以找到满足给定阈值的的成对线匹配,如下图所示,共面的成对线在一个确定点上相交。因此沿着对极线搜索第二视图中的交叉点。

e42ef88e-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.pnge4499a2c-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

将第一个相机矩阵表示为P,这是一个3×4的矩阵,设M和c4分别为左边的3×3的子矩阵和P的最后一列,如果x的深度可得,则可以直接计算x在目标空间的位置:

e46429be-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

e4714928-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

单应引导的匹配:

算法2说明了单应引导的匹配策略,即寻找线li的第k个邻域的单应Hk,这可以通过建立KDtree来得到,用Hk表示线li的映射为:

e48119fc-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.pnge4924132-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

如图5所示:

e4bd309a-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

之后可以使用深度约束来控制错误的匹配,设l的端点为x,让3D点邻域的深度范围为dmin和dmax,深度范围可以用来约束x,但是其需要扩展,因为x可能超出深度范围,特别是当局部场景不连续时,但是,不知道目标空间的单位,这可以通过利用像素和物体距离之间的联系来确定扩展,如下图所示,将主点水平移动tpix个像素以获得β,然后计算与像素偏移对应的深度偏移,最后将dmin和dmax分别缩小并扩展以获得深度范围:

e4cd173a-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

由此,线端点的深度为:

e4e065a6-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

e5016cce-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

同一条线可能有多个单应,其中一些是不正确的,因此利用邻域的单应去引导线,通过位置相似性为匹配打分:

e5125098-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

从多个视图中提取线:

两个视图中的每个匹配都将重建一个3D线段;因此需要将与同一条线相关的3D线段合并为簇。然而这很容易失败,原因有三:

1)固定的阈值很容易产生不正确的簇;

2)错误的匹配将导致糟糕的重建;

3)目前没有鲁棒的RANSAC方法来确认线簇的inliers

因此,ELSR从聚类中提取代表性的行,而不是合并它们,这可能更稳健和高效。

提取包含两个步骤:

1)计算3D线之间的空间相似性;

2)基于其与其他线的空间相似度,在所有视图中抽象出具有代表性的3D线

实验: 在五个数据集上与四种现有方法比较评估了其ELSR。

表1是用到的数据集:

e5283980-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

这是通过VisualSFM获得的相机位姿和稀疏点云:

e54ab1ae-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

在两视图线匹配上,与LPI、LJL、GLM进行了比较:

e587b054-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.pnge59f4f20-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

在线云重建上,与Line3D++进行了比较:

e5bf00ea-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

e5edbfe8-caf1-11ed-bfe3-dac502259ad0.png






审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • RANSAC
    +关注

    关注

    0

    文章

    10

    浏览量

    7911

原文标题:ELSR:一种高效的线云重建算法

文章出处:【微信号:3D视觉工坊,微信公众号:3D视觉工坊】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    线电阻触摸屏校准算法介绍

    介绍一种比较简单的四线电阻触摸屏校准算法,本算法已在实际工程中使用,效果不错,大家放心使用!
    发表于 07-11 07:30

    介绍一种防止相位假信号的具体算法

    什么是S参数测量?S参数插补算法是什么?介绍一种防止级联的S参数出现相位假信号的具体算法
    发表于 04-30 07:00

    介绍一种高效的汽车电子测试方案

    介绍一种高效的汽车电子测试方案
    发表于 05-19 06:58

    请问下怎样去设计一种基于PID算法的巡线机器人?

    怎样去设计一种基于PID算法的巡线机器人?基于PID算法的巡线机器人有哪些优势?
    发表于 07-27 06:54

    一种基于高效采样算法的时序图神经网络系统介绍

    成为了非常重要的问题。 基于以上问题,本文提出了一种基于高效采样算法的时序图神经网络系统 。首先我们介绍用于时序图神经网络采样的高效采样方法
    发表于 09-28 10:34

    基于约束的地质网格曲面重建算法

    提出一种基于地质约束的地质曲面重建算法,为在三维地质建模中构造线性不连续层位面片提供一种解决方案。应用“移动立方体”算法从点
    发表于 04-03 09:04 8次下载

    一种解决函数优化问题的免疫算法

    一种解决函数优化问题的免疫算法:介绍了免疫算法的基本概念,以及人工免疫系统中的克隆选择原理,基于该原理,结合遗传策略中的高斯变异算子,提出一种
    发表于 11-08 16:47 14次下载

    一种基于可视角度能量高效的路由算法

    本文在现有洪泛算法的基础上,针对无线传感器网络的特点,提出了一种能量高效的路由策略。此策略对传统的洪泛算法从两个方面进行改进,1)路由的建立基于节点可用能量以及到
    发表于 12-22 12:12 9次下载

    一种新颖实用的基于视觉导航的三维重建算法

    一种新颖实用的基于视觉导航的三维重建算法 根据立体视觉在视觉导航应用中的特点,提出了由视差图重建三维场景的整套算法。首先,推导视差图里各点
    发表于 02-27 09:24 18次下载

    一种基于散乱数据的自适应曲面重建算法

    本文依据Shepard基本原理,提出了一种新的自适应曲面重建算法。该算法首先利用LMS方法优化改进型Shepard算法,求出由粗糙到细致的控
    发表于 03-01 16:18 8次下载

    一种高效的基音估计算法

    分析已有的些基音估计算法,对比其优缺点,提出一种可大大提高计算速度的高效基音估计算法。该算法
    发表于 12-31 17:21 0次下载

    一种散乱数据点快速简化算法_迟源

    一种散乱数据点快速简化算法_迟源
    发表于 03-19 11:46 0次下载

    一种结合多阶导数数据的视频超分辨率重建算法

    传统视频超分辨率重建算法在去除噪声的同时,很难有效保持图像边缘细节信息。针对该问题,构建了一种结合多阶导数数据项和自适应正则化项的视频超分辨率重建
    发表于 12-20 16:17 0次下载
    <b class='flag-5'>一种</b>结合多阶导数数据的视频超分辨率<b class='flag-5'>重建</b><b class='flag-5'>算法</b>

    一种自适应加权编码正则化重建算法

    ,近些年来,基于字典与稀疏表示的图像重建算法受到广泛关注,此类方法可以较好地保持邻域关系,而且可以恢复更多的图像细节信息,在图像去噪方面有很好的效果,尤其对图像中含有多种噪声的处理。基于稀疏表示算法能够得到很好
    发表于 01-15 13:51 0次下载

    一种改进的基于LRC-SNN的图像重建与识别算法

    图像集分类算法种类较多,但多数存在运算繁琐、计算成本高和时效性差的问题。为此,提出一种改进的图像重建与识别算法,利用线性回归分类和共享最近邻子空间分类理论进行图像
    发表于 04-01 10:28 4次下载
    <b class='flag-5'>一种</b>改进的基于LRC-SNN的图像<b class='flag-5'>重建</b>与识别<b class='flag-5'>算法</b>