什么是OpenMVG

OpenMVG（Open Multiple View Geometry）是一个开源的 C++ 库，专注于解决计算机视觉中的多视图几何（Multiple View Geometry, MVG）问题。它由 Pierre Moulon 等人开发，旨在为研究人员和开发者提供一套模块化、可扩展、高质量的工具，用于从多张图像中重建三维场景（即Structure from Motion, SfM）。

一、核心目标

OpenMVG 的主要目标是：

• 实现鲁棒、准确、可重复的 Structure from Motion（SfM）流程；
• 提供清晰、模块化的代码结构，便于理解、修改和扩展；
• 支持多种相机模型、特征提取器、匹配策略和重建算法；
• 作为研究和教育工具，帮助用户深入理解多视图几何原理。

二、主要功能与特性

1. 完整的 SfM 流程支持

OpenMVG 实现了端到端的 SfM 管道，包括以下关键步骤：

• 图像加载与预处理
• 特征检测与描述（如 SIFT、AKAZE 等）
• 特征匹配（使用 FLANN 或暴力匹配）
• 几何验证（基础矩阵 F、本质矩阵 E、单应矩阵 H 的估计 + RANSAC）
• 增量式或全局式 SfM 重建
• 相机位姿估计与稀疏点云生成

2. 多种 SfM 策略

• Incremental SfM（增量式）：逐步添加图像，适合小到中等规模数据集。
• Global SfM（全局式）：先估计所有相机旋转，再求解平移，效率更高，适合大规模场景。
• Distributed/Parallel SfM：支持分布式计算（需配合其他工具）。

3. 灵活的相机模型

支持多种相机模型，包括：

• 针孔相机（Pinhole）
• 带畸变模型（如 Radial、Brown-Conrady）
• 全景相机（Equirectangular）、鱼眼等（通过通用相机模型）

4. 模块化设计

• 各组件（特征提取、匹配、几何验证、优化等）高度解耦；
• 易于替换或插入自定义算法（例如用自己的特征描述子）；
• 使用 CMake 构建，依赖少（主要依赖 Eigen、Ceres Solver、OpenCV 可选等）。

5. 输出格式兼容性强

• 重建结果可导出为：
  • OpenMVG 自有格式（JSON + 二进制点云）
  • OpenMVS（用于后续稠密重建）
  • COLMAP 格式（部分兼容）
  • PLY、OBJ 等通用 3D 格式（需后处理）

三、典型应用场景

• 学术研究：验证新的 SfM、特征匹配或几何估计算法；
• 教学演示：展示多视图几何的基本原理；
• 小型 3D 重建项目：如文物数字化、建筑建模；
• 作为其他 3D 重建系统（如 Meshroom）的底层引擎之一。

注：著名的开源 3D 重建软件 Meshroom（由 AliceVision 开发）早期曾借鉴 OpenMVG 的设计思想，但两者现已独立发展。

四、与其他工具对比

五、安装与使用

安装方式

• 支持 Linux、Windows、macOS；
• 推荐通过源码编译（GitHub: https://github.com/openMVG/openMVG）；
• 也可通过 conda（如 conda install -c openmvg openmvg）或 Docker 安装。

基本使用流程（命令行）

# 1. 初始化工程
openMVG_main_SfMInit_ImageListing -i images/ -o matches/ -d sensor_width_camera_database.txt

# 2. 计算特征
openMVG_main_ComputeFeatures -i matches/sfm_data.json -o matches/

# 3. 特征匹配
openMVG_main_ComputeMatches -i matches/sfm_data.json -o matches/

# 4. 增量式重建
openMVG_main_IncrementalSfM -i matches/sfm_data.json -m matches/ -o reconstruction/

# 5. 导出为 OpenMVS 格式（用于稠密重建）
openMVG_main_openMVG2openMVS -i reconstruction/sfm_data.bin -o scene.mvs

六、总结

OpenMVG 是一个专注于多视图几何与稀疏三维重建的高质量开源库。它以清晰的代码结构、严格的数学实现和高度的可定制性著称，非常适合希望深入理解 SfM 原理或开发新算法的研究人员和工程师。虽然在易用性和性能上可能不如 COLMAP 等一体化工具，但其在学术界和教育领域具有重要地位。

如果你正在学习计算机视觉中的三维重建，OpenMVG 是一个非常值得深入研究的项目。

如需进一步了解，可访问其官方 GitHub 仓库：
👉 https://github.com/openMVG/openMVG