方便又便宜！科学家仅靠智能手机就可在VR/AR环境再现真实世界物体

为任何虚拟环境捕获和再现逼真的真实世界对象既复杂又耗时。想象一下，使用带有内置闪光灯的传统相机——来自任何移动设备或现成的数码相机——来简化这项任务。全球计算机科学家团队开发了一种新方法，只需使用带闪光灯的傻瓜相机，就可以为虚拟和增强现实空间复制物理对象，而不需要额外的、通常也很昂贵的支持硬件。

“为了在VR/AR环境中忠实地再现真实世界的物体，我们需要复制物体的3D几何形状和外观。”韩国KAIST计算机科学副教授，同时也是这项研究的第一作者Min H. Kim说，“传统上，这是由3D艺术家手动完成的，这是一项劳动密集型任务，或者使用专门的、昂贵的硬件。我们的方法简单、便宜、高效，只需用一台内置闪光灯的相机拍摄照片，就可以复制出逼真的3D物体。”

Kim和他的合著者、西班牙萨拉戈萨大学计算机科学教授Diego Gutierrez以及KAIST博士生Giljoo Nam和Joo Ho Lee，将于12月4日至12月7日在东京SIGGRAPH Asia 2018展出这项新作品。此次会议展示了计算机图形学和互动技术领域最受尊敬的技术和创意成员，并展示了科学、艺术、游戏和动画等领域的前沿研究。

用于获取物理对象的现有方法需要专门的硬件设置，来实现所需对象的几何和外观建模。这些设置可能包括3D激光扫描仪或多个摄像头，或具有一百多个光源的照明圆顶。相比之下，这种新技术只需要一台摄像机就能产生高质量的输出。

“许多传统的使用单一摄像机的方法只能捕捉物体的三维几何形状，而不能捕捉SVBRDF给出的真实物体的复杂反射率。”Kim指出。 SVBRDF代表空间变化的双向反射分布函数，是获得物体真实形状和外观的关键。 “仅使用3D几何体无法再现AR / VR环境中物体的逼真外观。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。”

该小组使用数码相机，尼康D7000和Android手机的内置相机展示了他们的框架，在他们的论文《利用非结构化闪光摄影实现三维物体的SVBRDF获取》中进行了一系列实例。该新算法不需要输入目标物体的任何几何形状，通过基本的闪光拍摄成功捕捉到三维物体的几何形状和外观，重现出一致的结果。在作品中展示的例子包括各种各样的物体，如金属、木材、塑料、陶瓷、树脂和纸张，并由复杂的形状组成，还有埃及艳后娜芙蒂蒂(Nefertiti)精致的迷你雕像。

在未来的工作中，研究人员希望进一步简化捕获过程或扩展方法，以包括动态几何或更大的场景。