Structure from Motionとは
Structure from Motion（SfM）とは、異なる視点から撮影された複数の2D画像を解析して、3D構造（点群）とカメラの位置・姿勢を復元する技術です。動画のフレームや複数の写真から3次元の環境情報を再構築する、コンピュータビジョンの古典的かつ重要な技術です。
| ひとことで言うと | 複数の写真から、カメラ位置と3D形状を同時に復元する技術。 |
|---|---|
| どこで使う | ドローン測量、建物の3Dモデル作成、文化財のデジタル保存。 |
| 注意点 | 撮影枚数と重なり具合が結果を左右する。7〜8割重なるよう撮る。 |
SfMの処理パイプライン
SfMは一般に以下の手順で処理されます。まず各画像から特徴点（SIFT、ORBなど）を検出・記述します。次に画像間の特徴点をマッチングし、対応関係を求めます。外れ値を除去した後、カメラの内部パラメータと外部パラメータを推定します。最後にバンドル調整（Bundle Adjustment）で3D点群とカメラパラメータを同時に最適化し、精度を高めます。代表的なSfMソフトウェアにはCOLMAP、OpenMVG、Visual SFMなどがあります。
1多数の写真を撮る角度を変えて撮影
▶
2特徴点を対応付け同じ点を写真間で照合
▶
3カメラ位置を推定どこから撮ったか逆算
▶
43D点群を復元点の位置を計算
▶
5モデル化面を張って3Dモデルに
SfMの応用と発展
SfMは3D地図作成、建築・遺跡のデジタルアーカイブ、映画のVFX制作、ドローン測量、災害被害状況の3D記録などに活用されています。SfMで復元された疎な点群は、Multi-View Stereo（MVS）でさらに密な点群に変換され、3Dモデルが生成されます。近年ではNeRF（Neural Radiance Fields）とSfMを組み合わせた高品質な3D再構成も注目されています。