3D object reconstruction is the process for estimating the 3D geometric information of a static object. This is a fundamental problem in computer vision and computer graphics. Correspondence-based algorithms such as voxel coloring and shape from stereo are used in many approaches. On the other hand, there is other method such as shape from silhouette using silhouette on image. Shape from silhouette is a relatively easy and reliable method to extract 3D geometric information.
Although the shape from silhouette method can estimate 3D information in featureless parts of a surface only using silhouettes, there are two limitations. One is the partial visibility problem and the other is the concavity problem. The partial visibility problem is that the acquired subject must be visible from the entire camera filming it. If not, some parts of the object are not reconstructed. The concavity problem is that an object which have concave surface is not reconstructed. In this thesis, we overcome the limitations of the shape from silhouette by improving inaccurate 3D information which is estimated by the shape from silhouette method to accurate 3D information using proposed refinement algorithm. Moreover, proposed depth refinement algorithm is computationally light and uncomplicated because of refining 3D information via DoS(Depth-on-Sphere). The algorithm consists of 4 steps. In first step, the DoS is generated from inaccurate 3D information. In second step, visibility and consistency of image points are estimated to determine whether a given 3D point is on a surface of a real object. In third step, inaccurate 3D points which are determined are refined on a line segment of a sphere center and inaccurate 3D point. Finally, noise is reduced through median filtering.
Experimental results show that the proposed algorithm successfully overcome the limitations of Shape from silhouette.
3차원 물체 복원은 물체에 대한 3차원 기하학정보를 추정하는 과정이다. 이것은 컴퓨터 비전이나 컴퓨터 그래픽스에서의 기본적으로 풀고자하는 문제점이다. 대부분의 연구에서는 복셀컬러링과 스테레오기반의 모델링 기법과 같은 대응점 기반 기법들을 많이 이용하고 있지만, 영상의 윤곽을 이용하는 실루엣 기반의 방법도 있다. 실루엣 기반의 방법은 상대적으로 3차원 기하학정보를 쉽게 획득가능한 기법이다.
실루엣 기반의 방법은 윤곽만을 이용하기 때문에 특징이 없는 부분에 대해서도 3차원 기하학정보를 획득할 수 있지만 2가지의 한계를 가지고 있다. 첫 번째는 부분가시성 문제이고 다른 하나는 오목표면 문제이다. 부분가시성 문제는 많은 카메라를 사용해도 윤곽정보를 알지 못하여 정확한 복원이 힘든 문제이다. 그리고 오목표면 문제는 복원하고자 하는 물체의 표면에 오목한 부분이 존재할 경우 아무리 많은 카메라를 사용할지라도 복원이 불가능한 문제이다. 본 논문의 목적은 실루엣 기반의 방법으로 추정된 부정확한 3차원 점들을 제안한 보정법을 통하여 정확한 점을 찾게 함으로써 실루엣 기반 방법이 가지는 한계를 극복하는 것이다. 게다가 제안된 보정법은 DoS라는 개념을 이용하여 복잡도와 계산량을 줄였다. 이 기법은 총 4가지로 구성되어 있다. 첫 번째 단계가 부정확하게 추정된 3차원 정보를 DoS로 표현하는 것이고, 두 번째 단계가 가시성과 일관성을 이용하여 주어진 3차원 점이 실제 물체 위에 있는지를 판별하는 것이다. 세 번째 단계는 구의 중심과 부정확하게 추정된 3차원 점과 이은 선분상에서 부정확하게 추정된 3차원 점을 보정하는 것이다. 마지막 단계는 미디언 필터를 이용하여 잡음을 줄이는 것이다. 실험 결과는 제안한 기법이 실루엣 기반 방법의 한계점을 잘 극복함을 보인다.
