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1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1 研究背景和研究目的
通过建立正确的模型来描述或者表达事物的各种特征属性，是现代科学探索世界研究事物本质和运行规律的普遍而又必不可少的手段之一。使用建模软件进行三维建模是对事物的外观、形状等进行描述的常用手段，通过3d打印技术可以将数字模型快速加工成实体原型。但是针对真实存在的物体，重新进行三维建模往往需要耗费大量的人力物力，不利于产品的快速迭代。对此，本课题提出一种基于多视图匹配三维重建的3d打印技术，该技术利用先进的计算机视觉科学原理，从一组针对对象拍摄的不同视图的照片中建立点云系统，再重建出曲面模型，最终转换为3d打印指令格式并实际加工成实体。该技术能大大缩短产品建模的工作周期，减少不必要的人力物力，加快新产品的设计与开发。
1.2国内外研究现状
随着计算机科学技术的快速发展，计算机视觉技术的研究与应用越来越广泛，而多视图立体匹配三维重建技术是当今计算机视觉的一个热点研究方向。多视图立体匹配三维重建，是指用数字摄像机作为物体原始二维图像的图像传感器，综合运用图像处理、计算机视觉等技术进行非接触式的三维测量，并且用计算机程序自动获取物体的三维信息。该技术模拟了人类视觉处理景物的方式，可以在多样条件下灵活测量景物的立体信息；且成本低廉、真实感强、自动化程度高，因此在医学成像、数字化城市、机器人自主导航及数字娱乐等领域已得到初步的应用。
近年来，关于三维重建的研究成果井喷式涌现，出现了多种多样的三维重建方法。按形状构建来源区分，主要可分为自阴影形状重建自子边界形状重建两种；按序列视图数量区分，主要可分为单视图 深度传感重建、双视图重建与多视图重建三种；按深度获取方式区分，又可以分为主动式三维重建与被动式三维重建两种。而针对多视图图像序列立体匹配的三维重建技术，也出现了不同子方向的新研究：印度理工学院的a.n. rajagopalan等人提出了一种基于马尔科夫随机场的两视图深度恢复方法，在严重的空间变化模糊条件下，也能有较高的图像恢复质量。意大利国家研究委员会的m. montani等人提出了一种轮廓交线造型法，通过从物体图像中提取轮廓构建三维圆锥求交线，最终形成三维数字模型。斯坦福大学的marc levoy等人提出了一种基于光场采样的重建方法，将图像解析为4d函数的2d切片（即光场），并将光场用较高压缩率进行处理以便于分析。其中比较有代表性，且效果较好、应用较广的一种方式是爱丁堡大学christopher longuet-higgins最先提出的运动信息结构重建方法（structure from motion，sfm），该方法是从一系列包含视觉运动信息的多幅二维图像序列中估计三维结构的技术，通过图像序列之间的匹配判断相机的各项参数。具体来讲是先对每张图片进行特征点检测，再对图片中的特征点进行相互匹配，保留其中满足几何约束的匹配；最后执行一个迭代的sfm方法来恢复相机各项参数，从而还原整个物体的三维结构。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究基本内容
工业设计中常常有根据现有实体进行仿制的需求，而现有通过对照实体进行三维建模，再通过3d打印等方式进行生产制造的流程，往往耗费大量的人力物力，不利于产品的快速迭代。本课题研究一种基于多视图匹配三维重建的3d打印技术，并设计相关重建软件与打印设备对该技术加以验证。
主要工作内容包括：
第一章：绪论
3. 研究计划与安排
第1-2周 阅读相关文献，了解国内外多视图立体匹配三维重建技术与3d打印技术的发展和应用前景；
第3周掌握多视图立体匹配三维重建技术的基本思想；
第4-6周 掌握多视图立体匹配三维重建技术的算法原理及实现；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]夏宇. 基于akaze算法的三维重建研究[d].南京邮电大学,2019.
[2]韩慧妍. 基于双目立体视觉的三维模型重建方法研究[d].中北大学,2014.
[3]王欣,袁坤,于晓,章明朝.基于运动恢复的双目视觉三维重建系统设计[j].光学精密工程,2014,22(05):1379-1387.
