基于多视角数字图像的深基坑三维重构研究

黄身勇 蒋国平

摘 要：三维重构是计算机视觉方法。本文采用数字图像方法对深基坑进行了三维重构研究，分析了三维重构中SIFT和RANSAC等算法的参数对计算性能的影响，通过选取合适的参数，使得RANSAC算法能够在满足精度要求的前提下速度更快。同时，将计算得到的参数应用于实际深基坑三维重构，既满足了工程精度，又达到了计算速度的要求。

关键词：深基坑;三维重构;计算机视觉

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）16-0010-05

Abstract： 3D reconstruction is a computer vision method. In this paper， the digital image method was used to study the three-dimensional reconstruction of deep foundation pit， and the influence of the parameters of sift and RANSAC algorithms on the calculation performance was analyzed. By selecting appropriate parameters， the RANSAC algorithm can be faster on the premise of meeting the accuracy requirements. At the same time， the calculated parameters are applied to the actual three-dimensional reconstruction of deep foundation pit， which not only meets the engineering accuracy， but also meets the requirements of calculation speed.

Keywords： deep foundation pit;3D reconstruction;computer vision

随着计算机硬件的快速发展，三维物体重构技术也得到了广泛应用。三维重构算法比较多，Newcombe等人在2011年提出的KinectFusion，可以在不需要RGB图像而只用深度图像的情况下建立三维模型[1]。Zhou等人通过对图像序列进行划分，实现了计算每一个小块之间的位姿变换，然后再融合的算法[2-4]。Whelan等人通过Kintinuous和ElasticFusion算法实现了消费级RGB-D相机三维高质量重构[5-8]。2017年，斯坦福大学提出的BundleFusion算法[9]，基于RGB-D进行稠密三维重建。三维重构技术在计算机视觉领域得到了快速发展，其是深基坑施工过程中变形监测一个重要的手段。但是，三维重构技术涉及大量的算法和参数设置，在工程实时性要求较高的情况下，需要选择合适的参数，以便达到实时三维重构的要求。

1 工程概况

本研究就某大型工程中的深基坑进行三维重构，为后续的实时检测和监测提供完善的数字化模型。工程现场场景非常大，采用数字化建模可以节省大量的时间和人力。由于工程基本是属于静态的，因此，本文使用的相机的工作频率是2 Hz，图像分辨率为1 280×1 024。……