多图像三维重建数据评估——以希腊奥斯曼时期纪念碑为例

该研究评估多图像三维重建技术(基于SFM和DMVR)所生成的数据准确性。基于SFM算法的图像拼接技术，它利用SFM算法来估算出图像中特征点的三维空间坐标，然后利用这些空间信息计算出一个适合的投影面并对所有待拼接图像进行正射投影，这些处理步骤可以有效减少因壁画的凹凸不平和图像的畸变所引起的最终全局图误差，能够优化拼接结果，使之接近于真实场景。DMVR多视图重建是利用多张一个场景的不同视角图片来恢复出场景三维模型的方法。相对于三维扫描，这项技术的优点在于硬件成本较低、对操作者的技术水平要求不高、耗时也少。在同一纪念碑上应用多种方法如陆地三维激光扫描，全站仪测量和试验测量。比较每种方法所产生的数据表面偏差和距离测量精度。这样可以客观地量化评估3D模型的质量。通过比较可以提供客观的评价，不同的方法所具有的优点和局限性。

在过去的十年中，在文化遗产领域中3D相关内容研究大幅增加。大多数目前可用的硬件解决方案可以产生高质量结果。但是，这些配置会不仅增加项目预算，而且涉及到数据处理对技术人员的技术水平有一定要求。对物体进行高质量3D数字复制对硬件、知识背景都有一定要求，并且非常耗时。在该研究中讨论将3D扫描仪替换维一台数码相机和一个商业软件的方案。在众多商业软件中，选择了Agisoft PhotoScan。这一软件的照片建模技术可以快速、高效地完成三维信息采集、模型重建，重建的三维数字模型能真实再现不同发掘结算的原始情况。

选择希腊15世纪晚期的一个奥斯曼时期纪念碑作为扫描对象。首先拍摄纪念碑陆地和低空拍摄相片，然后再使用陆地3D激光扫描、全站仪测量和试验测量。DSLR尼康D40配备18～55mm景深镜头来拍摄陆地部分照片。低空拍摄相片由遥控无人机拍摄，镜头在水平方向上360°旋转，垂直水平上220°旋转，使用的是DSLR佳能EOS250D配备18～55mm景深镜头。一共拍摄了652张相片(陆地部分469张，低空拍摄相片183张)。纪念碑表面随机分布有具特色的部分，使用Topcon GPT-3005N全站仪测量。

基于SFM和DMVR的三维重建数据进行了评估。评估表明纪念碑表面富有特征的区域，在合适的光线条件、硬件和软件条件下可以通过大批量图像获得高质量的数据。这项技术依赖于图像，数据质量与图像之间的连接点识别呈正相关。这项技术的特点是成本低廉、仅需数码相机、电脑、照片建模软件即可完成三维数字模型的重建。