只需一个包含闪光灯的相机/摄像头

(映维网 2018年12月10日)为虚拟环境捕捉和复刻逼真的现实世界对象十分复杂，而且耗时。所以，从移动设备和数码相机，你能想象只通过一个包含内置闪光灯的传统相机来简化这个任务吗？一支全球化的计算机科学家团队开发了一种全新的方法：只需使用包含闪光灯的傻瓜式相机来为虚拟现实和增强现实空间复刻物理对象，无需额外的，通常十分昂贵的支持硬件。”

韩国科学技术院的计算科学副教授，本次研究的首席作者Min H. Kim表示：“为了在VR/AR环境中忠实地复刻真实世界的对象，我们需要复制对象的3D几何形状和外观。传统上，这是由3D美术手动完成，同时是一项劳动密集型任务，或者需要使用专门的，昂贵的硬件。我们的方法简单，便宜，高效，只需通过内置闪光灯的相机来拍摄图片即可。”

Kim及其同僚，西班牙萨拉戈萨大学计算机科学教授Diego Gutierrez和韩国科学技术院博士生Giljoo Nam和Joo Ho Lee将于12月4日至12月7日在东京举行的SIGGRAPH Asia 2018进行演示。

对于用来捕捉物理对象的现有方法，其一般需要专门的硬件设置来实现对所需对象的几何和外观建模。这样的设置可以包括3D激光扫描仪或多个摄像头，或包含一百多个光源的照明圆顶。相比之下，这只研究团队提出的新技术只需要一台相机就能带来高质量的输出。

Kim指出：“基于单台相机的许多传统方法只能捕获对象的三维几何形状，无法捕捉由SVBRDF给出的，现实世界对象的复杂反射率。” SVBRDF代表空间变化的双向反射分布函数(Spatially-varying Bidirectional Reflectance Distribution Function)，而这是获取对象真实形状和外观的关键。他进一步指出：“仅使用3D几何体无法在AR/VR环境中复刻对象的逼真外观。我们的技术可以捕捉高质量的3D几何体及其材质外观，从而可以在任何虚拟环境中逼真地渲染物体。”

在论文《Practical SVBRDF Acquisition of 3D Objects with Unstructured Flash Photography》所述的一系列示例中，这支研究小组使用数码相机，尼康D7000和安卓手机摄像头展示了他们的框架。他们开发的新算法不需要目标对象的任何输入几何形状，只通过基本的闪光灯拍摄即可成功捕获3D对象的几何形状和外观。论文所述的例子包括各种各样的物体，包括金属，木材，塑料，陶瓷，树脂和纸张等等。

在未来的研究中，他们希望进一步简化捕捉过程或扩展这一方法，如纳入动态几何或支持更大的场景。