We propose a new methodology to estimate the 3D displacement field of deformable objects from video sequences using standard monocular cameras. We solve in real time the complete (possibly visco-)hyperelasticity problem to properly describe the strain and stress fields that are consistent with the displacements captured by the images, constrained by real physics. We do not impose any ad-hoc prior or energy minimization in the external surface, since the real and complete mechanics problem is solved. This means that we can also estimate the internal state of the objects, even in occluded areas, just by observing the external surface and the knowledge of material properties and geometry. Solving this problem in real time using a realistic constitutive law, usually non-linear, is out of reach for current systems. To overcome this difficulty, we solve off-line a parametrized problem that considers each source of variability in the problem as a new parameter and, consequently, as a new dimension in the formulation. Model Order Reduction methods allow us to reduce the dimensionality of the problem, and therefore, its computational cost, while preserving the visualization of the solution in the high-dimensionality space. This allows an accurate estimation of the object deformations, improving also the robustness in the 3D points estimation.


翻译:我们提出一种新的方法来估计3D变形物体从视频序列变形的3D变位区域,使用标准的单色相机。我们实时解决完整(可能表面)超强弹性问题,以恰当描述与图像变形所捕捉的压力和压力领域相一致的与真实物理学所制约的图像变形相一致的紧张和压力领域。我们没有在外部表面强加任何前方或能量最小化问题,因为实际和完整的机械问题已经解决。这意味着我们也可以估计物体的内部状态,即使在隐蔽地区也是如此,仅仅通过观察外部表面和材料特性和几何学知识。用现实的组织法(通常是非线性)解决实时问题,对于当前系统来说是遥不可及的。为了克服这一困难,我们解决了一个离线问题,将问题的每个变异源都视为一个新的参数,因此,作为一个新的方面。示范性减序方法使我们能够降低问题的维度,从而降低其计算成本,同时保持高维度解决方案的可视度,同时保持高维度的可视性,还允许对高维空间的精确度进行这一估计。

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