多圖像三維重建數(shù)據(jù)評估
——以希臘奧斯曼時期紀念碑為例

該研究評估多圖像三維重建技術(shù)(基于SFM和DMVR)所生成的數(shù)據(jù)準確性?；赟FM算法的圖像拼接技術(shù)，它利用SFM算法來估算出圖像中特征點的三維空間坐標，然后利用這些空間信息計算出一個適合的投影面并對所有待拼接圖像進行正射投影，這些處理步驟可以有效減少因壁畫的凹凸不平和圖像的畸變所引起的最終全局圖誤差，能夠優(yōu)化拼接結(jié)果，使之接近于真實場景。DMVR多視圖重建是利用多張一個場景的不同視角圖片來恢復(fù)出場景三維模型的方法。相對于三維掃描，這項技術(shù)的優(yōu)點在于硬件成本較低、對操作者的技術(shù)水平要求不高、耗時也少。在同一紀念碑上應(yīng)用多種方法如陸地三維激光掃描，全站儀測量和試驗測量。比較每種方法所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)表面偏差和距離測量精度。這樣可以客觀地量化評估3D模型的質(zhì)量。通過比較可以提供客觀的評價，不同的方法所具有的優(yōu)點和局限性。

在過去的十年中，在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域中3D相關(guān)內(nèi)容研究大幅增加。大多數(shù)目前可用的硬件解決方案可以產(chǎn)生高質(zhì)量結(jié)果。但是，這些配置會不僅增加項目預(yù)算，而且涉及到數(shù)據(jù)處理對技術(shù)人員的技術(shù)水平有一定要求。對物體進行高質(zhì)量3D數(shù)字復(fù)制對硬件、知識背景都有一定要求，并且非常耗時。在該研究中討論將3D掃描儀替換維一臺數(shù)碼相機和一個商業(yè)軟件的方案。在眾多商業(yè)軟件中，選擇了Agisoft PhotoScan。這一軟件的照片建模技術(shù)可以快速、高效地完成三維信息采集、模型重建，重建的三維數(shù)字模型能真實再現(xiàn)不同發(fā)掘結(jié)算的原始情況。

選擇希臘15世紀晚期的一個奧斯曼時期紀念碑作為掃描對象。首先拍攝紀念碑陸地和低空拍攝相片，然后再使用陸地3D激光掃描、全站儀測量和試驗測量。DSLR尼康D40配備18～55mm景深鏡頭來拍攝陸地部分照片。低空拍攝相片由遙控無人機拍攝，鏡頭在水平方向上360°旋轉(zhuǎn)，垂直水平上220°旋轉(zhuǎn)，使用的是DSLR佳能EOS250D配備18～55mm景深鏡頭。一共拍攝了652張相片(陸地部分469張，低空拍攝相片183張)。紀念碑表面隨機分布有具特色的部分，使用Topcon GPT-3005N全站儀測量。

基于SFM和DMVR的三維重建數(shù)據(jù)進行了評估。評估表明紀念碑表面富有特征的區(qū)域，在合適的光線條件、硬件和軟件條件下可以通過大批量圖像獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。這項技術(shù)依賴于圖像，數(shù)據(jù)質(zhì)量與圖像之間的連接點識別呈正相關(guān)。這項技術(shù)的特點是成本低廉、僅需數(shù)碼相機、電腦、照片建模軟件即可完成三維數(shù)字模型的重建。