计算机视觉：在表面上生成液滴的3D模型

Question

考虑平面水平表面上的一滴液体。我需要通过从不同角度拍摄图像来生成液滴的3D模型。

假设：

1. 液滴关于垂直轴对称。
2. 表面理想地是平面和光滑的。

查询：

1. 我需要多少这样的图像才能处理3D模型？
2. 我选择哪种相机方向？
3. 我该如何实现呢？

编辑：这是使用DropSnake插件拍摄的图像，用于测量液滴的接触角。然而，有人告诉我，校准需要花费大量的时间和精力，否则误差可能会逐渐增加。大部分时间用于实现完美的对准，误差是由于阴影的干扰和液滴对光的弯曲造成的。

我的方法：我们可以定位多个摄像头，从各个角度拍摄许多液滴照片，无需校准。然后，如果需要，通过创建3D模型来提取有关接触角的信息。

DropSnake提供的精度是0.001度，所以即使0.01也没关系。

Answer 1

我担心没有任何功能可以锁定在液滴边缘附近，因此立体视觉是不可能的。这意味着你必须只使用单个图像，相机垂直于液滴，如下所示：

您还应该在地板上放置一些标记，或者将相机放在与液滴相距已知距离的位置，以便放松。那么现在该做什么：

1. 提取液滴2D边缘像素 与图像完全一样，红色或蓝色点。因此，只需提取所有边缘点并理想地按角度对它们进行排序，使它们形成折线轮廓......如果摄像机视图垂直于我们的液滴，则轮廓将与摄像机焦平面平行，因此其所有点都处于相同的垂直距离......这对于仅从单张图像转换为3D至关重要......
2. 相对于相机将轮廓转换为3D 这是简单的数学运算，所以如果你看左边的图像是顶部的概述，右边是捕获的图像。让我们考虑来自捕获图像的2D品红点(x,y)。假设三维坐标系，其中点(0,0,0)是焦平面的中间（图像的中心）Z是距焦点的距离，并且x,y方向与图像匹配。 所以2D (x,y)我们可以通过使用三角形相似度转换为3D：

   (x - xs/2) / focal_length = X/distance
   (y - ys/2) / focal_length = Y/distance

   所以3D位置将是：

   X = (x - xs/2) * distance / focal_length
   Y = (y - ys/2) * distance / focal_length
   Z =              distance

3. 创建网格 由于液滴是对称的，因此仅使用轮廓的一半并简单地围绕液滴中心轴旋转3D轮廓，并将得到的点重新排序成形成3D液滴表面的某些网格拓扑。或者只计算每个轮廓点与轴的垂直距离，并将其用作参数圆方程的半径，并将网格计算为每个y切片的一组圆

精度取决于相机FOV，分辨率和到液滴的距离。所以，如果还不够，你可以：

• 将相机放置在靠近液滴的位置
• 使用更大的相机分辨率（或插入）
• 在提取轮廓时使用子像素精度