1. MVS方法与分类
1.1 问题界定：多目和单目双目
- 单目深度估计：拟合一个函数将图像【RGB输入】映射到深度图【浮点输出】
- 双目深度估计：双目回归视差，可以进一步求像素距离相机光心的深度
- 多视点三维重建
- 单目只能找到“相对的”相对关系
- 双目理论上可以获取深度，但不同视角下深度可能不一致
- 多目可以综合考虑，交叉验证
在特征提取上可以参考单目方法，在特征匹配和聚合上可以参考双目方法
1.2 MVS重建方法分类
| 方法 | 缺点 | |
|---|---|---|
| 直接点云重建 point cloud based | 一般采用点云传播的方式逐步让模型变得稠密 | 难以并行化，重建时间长 |
| 基于体素的方法 volumetric based | 将3D空间划分为体素，在全局坐标系下判断每个体素的占用，能很好的通过正则化并行化。一般采用divide-and-conquer或八叉树等进行高分辨率重建 | 由于内存消耗，一般只能处理小分辨率的场景 |
| 基于深度图融合 depth map fusion based | 将MVS问题解耦为逐视点的深度估计+最终融合所有视点图得到3D模型 | 对于大基线角度和遮挡区域由于几何一致性会导致较差的质量 |
大基线角度：拍摄角度变换太大导致两张图差别很大
2. MVS流程
2.1 前序步骤：SfM
SfM 从运动中恢复结构【从图片中恢复/得到稀疏的点云+相机的参数】
2.2 核心问题建模：平面扫描算法
Plane Sweeping平面扫描【得到深度图】
将空间划分成不同的深度假设平面，选择最好的深度假设平面 -> 恢复丢失的深度
在物体表面的点，不同相机看到的应该是一样的（在物体上） -> 某种特征&某种度量
由于SfM求得了相机参数，因此可以相互投影（Homograpy） -> 深度统一
2.3 后续步骤：深度图滤波与融合
已经估计出深度图，进行滤波和融合
像素点P，像素点P对应的深度D§，将参考视角下的P投影到源视角得到P’ -D(P‘)，投影到很多源视角下
- P和P‘距离比较进【像素点】
- D§和D(P‘)距离比较近【深度图】
- 至少在N个视点上满足，则认可这个点
这就是几何一致性滤波
另外常见的光度一致性滤波
得到过滤后的深度图就可以进行融合，目前关于融合方面的工作比较成熟
3. 基于深度学习的MVS方法
3.1 数据集介绍
DTU：用于训练和测试
针对MVS专门拍摄处理的高精度室内物体数据集，利用可调节照明的ABB机械臂进行多视点拍摄
- 由124个不同场景组成
- 每个物体共拍摄49个不同的视角
- 每个视角共有7种不同的亮度
- 每张图像分辨率为1600x1200
Tanks and Temples：用于泛化测试
大型室外场景数据集
- 光照变化大
- GT使用工业激光扫描仪获得
- 场景存在大规模光照变化
- 不能进行训练
BlendedMVS：用于finetune
- 由113个场景组成
- 覆盖小尺度和大尺度场景
- 高精度合成数据
ETH3D：用于大规模重建
- 包含25个高分辨率场景和10个低分辨率场景
- 视点数量和分辨率非常庞大
- 存在很多大面积弱纹理和遮挡区域
- 一般作为传统方法的benchmark
3.2 评估指标介绍
准确率
召回率/完整性
3.3 MVSNet系列论文列表
代码仓库
https://github.com/waisvid/Awesome-MVS
基于深度学习：https://github.com/XYZ-qiyh/Awesome-Learning-MVS