基于运动水面的单摄像机三维重建

基于运动水面的单摄像机三维重建 本文介绍了一种基于运动水面的单摄像机三维重建方法，该方法可以从一个固定的摄像机捕获的视频序列中估计水下场景的几何形状以及随时间变化的水面。该方法使用了一个可微的框架，结合了光线投射和斯涅耳定律，来估计水下场景的几何形状和水面的动态形状。 在该方法中，我们首先计算从每个帧到世界参考帧的密集对应，确保在统一坐标系中执行重建。然后，我们使用一个初始化的水表面和场景几何形状，到框架中，它结合了光线投射，斯涅耳特别设计的损失相对于水面和场景几何形状的梯度被反向传播，并且所有参数同时被优化。 我们的方法无需校准，因此很容易在不受控制的环境中收集户外数据。实验结果表明，我们的方法是能够实现强大的和质量的重建各种场景，无论是在实验室环境中，在野外，甚至在盐水环境。 这个方法在测量和环境监测方面有很好的应用前景。例如，在河流、湖泊和海滨的浅水区，环境监测和调查是一项相当重要的任务。但是，当前的技术需要将相机或3D扫描仪放置在水下，这导致显著的设备成本，并且导致缓慢的采集时间。我们的方法提供了一种更方便的解决方案，可以直接从水面上对环境进行3D成像。 我们的方法还可以应用于其他领域，例如，计算机视觉、机器人视觉、遥感等领域。例如，在计算机视觉中，我们的方法可以用于三维重建、目标检测和跟踪等任务。在机器人视觉中，我们的方法可以用于机器人导航和避障等任务。在遥感中，我们的方法可以用于环境监测和土地利用等任务。 我们的方法是一种基于运动水面的单摄像机三维重建方法，可以用于估计水下场景的几何形状和水面的动态形状。我们的方法无需校准，很容易在不受控制的环境中收集户外数据，并且可以应用于多个领域。 在相关工作中，已经有很多方法被提出用于透明物体重建和流体重建。例如，Li等人提出了一种基于学习的透明形状恢复策略。Morris等人将传统的多视图三角剖分扩展到适用于折射场景，并建立用于水面恢复的立体设置。Qian等人构建3 × 3相机阵列，并利用来自多个视点的对应关系来估计水面和水下场景。 但是，这些方法都需要专门的硬件设置或背景图案的未失真参考图像来构建射线-射线对应关系。相比之下，我们的方法只需要一个固定的摄像机和一个视频序列作为输入，可以在不受控制的环境中收集户外数据。 我们的方法是一种基于运动水面的单摄像机三维重建方法，可以用于估计水下场景的几何形状和水面的动态形状，并且可以应用于多个领域。