【纽约时报】计算机将照片变成3D建筑

计算机将照片变成3D建筑

【图注】作为“一日罗马”工程的一部分，一个罗马竞技场的3D建模共使用了2106张图片和819.242个点。

【引言】罗马并非一日建成，但在信息时代这将成为可能。

    华盛顿大学和康奈尔大学的计算机科研人员正利用一套协作系统，通过强大的图形算法来构建三维建筑、街道甚至是整个城市的渲染。

    康奈尔大学的科学家Noah Snavely在华盛顿大学进行他的博士论文时发明了这个新系统——PhotoCity。他开发了一套新的算法，该算法可以凭借大量杂乱无章的二维图片生成三维模型。

    最初这个项目被称为“Photo Tourism”，并一直作为微软的“Photosynth”服务的商品化项目。它可以让用户将各自的相册进行上传，继而通过浏览器来欣赏（由这些图片变换而成的）准三维蒙太奇。

    不过，“Photosynth”集通常限于数十张或数百张的照片数量。研发人员曾希望推进他们的技术，使之能轻易地处理成千上万甚至数百万张图片。他们还希望能利用计算机的处理能力来将这些图片直接转变成三维图片，或是研究者口中的“密集的点云”。（译者注：http://photosynth.net/Default.aspx，这是该项目的网站，确实令人震撼，至少确实已经实现了所谓“密集的点云”。）

    这一可视化技术已经可以用于快速处理像建筑等物体的大量数码照片集，并使之转换成幽灵般令人回味的三维图像。研发者通过三个阶段的算法来实现这一点，首先通过大量图片来创建“稀疏的点云”，并将其渲染为密集图像，其次捕捉物体原本的表面纹理，最终将其转变为三维图像。

    为了改进渲染效果的质量，研发者们计划通过一次公众活动来让他们的计算系统更加完善。活动中各个竞争团队将会被允许为他们对哪些视觉模型质量感到一般的地方来增加一些图片。

    这场名为“PhotoCity”的活动已经在华盛顿大学和康奈尔大学的各学生团队中展开，研发者们还计划将其对公众开放，以致力于通过三维渲染来构建纽约市或旧金山。参赛者可以使用iPhone拍照功能相关的应用程序，也可以将自己的数码相册直接上传。

    通过众所周知的社会计算或群体智慧等模型，他们正在将华盛顿大学一项早些时候的研究成果进行延伸，这项研究是结合计算机和人类的技能来创造一个有关蛋白质折叠的视频。

    这个名为“Foldit”的活动项目是从2008年5月启动的。该项目允许增加计算的算法，并在处理视觉问题时采用比计算机更有效的人类解决方式。这项活动迅速吸引了蛋白质折叠的业余爱好者，他们早已被这个像魔方一样的“挑战”挑起了瘾头。

    这种协作系统的出现，为人类的创造能力与网络计算机群体的协作给出了希望，一位美国国防部高级研究计划署的项目负责人李彼得说。他最近组织了一个以团队为基础的竞赛，内容是利用互联网快速找到在美国周围被隐藏的红色气球。

    “显然现在要做的是试着动员大量的民众，让他们走出家门来摄影，从而加速三维模型的复原”，他说：“但或许只要有足够的人来参与，总有人会对于如何实施提出更好的意见。”

    事实上，这是美国国防部高级研究计划署曾经的的传奇人物杰·西·亚·利克里德（1915～1990）的理论。他是提出“人机共生”理念的先驱。还在国防部高级研究计划署的时候，利克里德博士资助的一些项目直接影响了现代个人电脑和今天的互联网。

    为了吸引志愿者，研发人员建立了一个网站：photocitygame.com。任何人想成为某一特定建筑或地方的监管者，只要上传照片即可。为了持续控制，他们还必须加入小组，通过类似“夺旗”游戏的方式来相互竞争。

    “对于参与者而言有件美妙的事情，就是他们可以拥有自己所创建的点，不管是一个建筑还是建筑集群”，华盛顿大学研究生、计算机图形学研究者、“PhotoCity”项目的设计者之一Kathleen Tuite说。她透露，研发者们正在考虑提供真实世界的奖品，这就像一个流行的互联网GPS游戏——“寻宝”一样可以建立一个奖励机制。

    “最终，我们的目的是创立一个无国界的活动，继而填充世界”，Snavely博士说：“现在，我们的重点在于大学或是城市的心脏地区。”

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