Refractive COLMAP: Refractive Structure-from-Motion Revisited

要約

この論文では、屈折カメラセットアップ（フラットポートとドームポートの水中ハウジングの両方）を使用した水中3D再構築のための完全な屈折Structure-from-Motion（RSfM）フレームワークを紹介します。
過去 10 年にわたる屈折多視点幾何学における顕著な成果にも関わらず、そのようなタスクに対する堅牢で完全で公的に利用可能なソリューションは現時点では利用できず、多くの場合、実際のアプリケーションでは、固有の (歪み) パラメータによる屈折効果の近似に頼らなければなりません。
ピンホールカメラモデル。
このギャップを埋めるために、最先端のオープンソース SfM フレームワーク COLMAP 内の SfM プロセス全体にわたって屈折に関する考慮事項を統合しました。
合成的に生成された、グランドトゥルースを備えたフォトリアリスティックな画像の数値シミュレーションと再構成結果は、空中再構成と比較して、屈折を有効にしても精度や堅牢性が損なわれないことを検証します。
最後に、約 6000 枚の画像で構成されるデータセットを使用して、大規模な屈折シナリオに対するアプローチの機能を実証します。
この実装はオープンソースとして https://cau-git.rz.uni-kiel.de/inf-ag-koeser/colmap_underwater でリリースされています。

要約(オリジナル)

In this paper, we present a complete refractive Structure-from-Motion (RSfM) framework for underwater 3D reconstruction using refractive camera setups (for both, flat- and dome-port underwater housings). Despite notable achievements in refractive multi-view geometry over the past decade, a robust, complete and publicly available solution for such tasks is not available at present, and often practical applications have to resort to approximating refraction effects by the intrinsic (distortion) parameters of a pinhole camera model. To fill this gap, we have integrated refraction considerations throughout the entire SfM process within the state-of-the-art, open-source SfM framework COLMAP. Numerical simulations and reconstruction results on synthetically generated but photo-realistic images with ground truth validate that enabling refraction does not compromise accuracy or robustness as compared to in-air reconstructions. Finally, we demonstrate the capability of our approach for large-scale refractive scenarios using a dataset consisting of nearly 6000 images. The implementation is released as open-source at: https://cau-git.rz.uni-kiel.de/inf-ag-koeser/colmap_underwater.

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