Open3d之颜色映射优化
将颜色映射到从深度相机重建的几何形状。由于颜色和深度帧没有完全对齐,使用彩色图像进行纹理映射会导致颜色映射模糊。Open3D提供了基于[Zhou2014]中的颜色映射优化算法。下面的教程将会提供彩色映射优化算法的示例。
输入
# -*- coding:utf-8 -*-
import re
import os
import open3d as o3d
import Open3D.examples.python.open3d_tutorial as o3dtutdef sorted_alphanum(file_list_ordered):"""排序"""convert = lambda text: int(text) if text.isdigit() else textalphanum_key = lambda key: [convert(c) for c in re.split('([0-9]+)', key)]return sorted(file_list_ordered, key=alphanum_key)def get_file_list(path, extension=None):"""获取文件列表"""if extension is None:file_list = [path + f for f in os.listdir(path) if os.path.isfile(os.path.join(path, f))]else:file_list = [path + ffor f in os.listdir(path)if os.path.isfile(os.path.join(path, f)) andos.path.splitext(f)[1] == extension]file_list = sorted_alphanum(file_list)return file_list# 加载数据
path = o3dtut.download_fountain_dataset()
debug_mode = False# 生成rgbd图像
rgbd_images = []
depth_image_path = get_file_list(os.path.join(path, "depth/"), extension=".png")
color_image_path = get_file_list(os.path.join(path, "image/"), extension=".jpg")
assert (len(depth_image_path) == len(color_image_path))
for i in range(len(depth_image_path)):depth = o3d.io.read_image(os.path.join(depth_image_path[i]))color = o3d.io.read_image(os.path.join(color_image_path[i]))rgbd_image = o3d.geometry.RGBDImage.create_from_color_and_depth(color, depth, convert_rgb_to_intensity=False)if debug_mode:pcd = o3d.geometry.PointCloud.create_from_rgbd_image(rgbd_image,o3d.camera.PinholeCameraIntrinsic(o3d.camera.PinholeCameraIntrinsicParameters.PrimeSenseDefault))o3d.visualization.draw_geometries([pcd])rgbd_images.append(rgbd_image)
camera = o3d.io.read_pinhole_camera_trajectory(os.path.join(path, "scene/key.log"))
mesh = o3d.io.read_triangle_mesh(os.path.join(path, "scene", "integrated.ply"))
# 在完全优化之前,让我们先用给定的几何体、RGBD图像和相机姿势来可视化纹理贴图。
option = o3d.pipelines.color_map.ColorMapOptimizationOption()
option.maximum_iteration = 0
with o3d.utility.VerbosityContextManager(o3d.utility.VerbosityLevel.Debug) as cm:o3d.pipelines.color_map.color_map_optimization(mesh, rgbd_images, camera,option)
# 可视化
o3d.visualization.draw_geometries([mesh],zoom=0.5399,front=[0.0665, -0.1107, -0.9916],lookat=[0.7353, 0.6537, 1.0521],up=[0.0136, -0.9936, 0.1118])
刚性优化
下一步优化相机参数来获得清晰的彩色图像。
下面的代码设置最大迭代次数为300。
# 优化纹理并保存网格为texture_mapped.ply
# 实现的论文为:
# Q.-Y. Zhou and V. Koltun,
# Color Map Optimization for 3D Reconstruction with Consumer Depth Cameras,
# SIGGRAPH 2014
option.maximum_iteration = 300
option.non_rigid_camera_coordinate = False
with o3d.utility.VerbosityContextManager(o3d.utility.VerbosityLevel.Debug) as cm:o3d.pipelines.color_map.color_map_optimization(mesh, rgbd_images, camera,option)
o3d.visualization.draw_geometries([mesh],zoom=0.5399,front=[0.0665, -0.1107, -0.9916],lookat=[0.7353, 0.6537, 1.0521],up=[0.0136, -0.9936, 0.1118])
残差表示图像强度不一致,残差越低表示颜色映射质量越好。ColorMapOptimizationOption
默认使用刚性优化,去优化相机的六维姿态。
非刚性优化
option.maximum_iteration = 300
option.non_rigid_camera_coordinate = True
with o3d.utility.VerbosityContextManager(o3d.utility.VerbosityLevel.Debug) as cm:o3d.pipelines.color_map.color_map_optimization(mesh, rgbd_images, camera,option)o3d.visualization.draw_geometries([mesh],zoom=0.5399,front=[0.0665, -0.1107, -0.9916],lookat=[0.7353, 0.6537, 1.0521],up=[0.0136, -0.9936, 0.1118])
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