基于水下光传输模型的3D高斯珊瑚礁场景重建方法

赵鑫; 樊妙; 崔晓东; 云天宇; 张江鹏; 张彪; 阳凡林

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.05.003

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (05) : 31 -40. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.05.003

基于水下光传输模型的3D高斯珊瑚礁场景重建方法

赵鑫, 樊妙, 崔晓东, 云天宇, 张江鹏, 张彪, 阳凡林

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摘要

水下实景三维模型在海洋资源勘探、生态监测及海底考古等领域具有重要意义，其建模过程因水体对光线的复杂衰减和散射效应，面临重建模型颜色失真和精度下降的双重挑战。然而，3D高斯泼溅方法未针对水下光学特性进行优化，其缺乏颜色恢复机制的缺陷导致重建质量显著下降。针对该问题，本研究提出一种融合水下光传输模型与3D高斯泼溅的水下场景重建方法。该方法基于运动结构恢复(SfM)算法的场景估计，借助水下光传输模型解析光线传输的物理规律，实现介质影响在物体本征辐射上的去除，在3D高斯表征空间完成颜色和几何结构的精准重建。通过SeaThru-D3标准数据集实验结果表明，相较于3D高斯泼溅方法，本方法的峰值信噪比提升了3.0%,结构相似性提升了8.3%。该方法为底栖生境制图、珊瑚礁生物量监测等海洋工程应用提供了高保真三维重建解决方案。