本书在介绍计算机视觉基本知识的基础上，重点探讨3D重构的各种理论及其内在联系，以及经典的应用案例，并对其中的相机标定、多模型估计等关键技术提出独到的见解，规划一整套算法，构建完善的学科体系。

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 基于图像的3D重构
1.2.1 3D重构的数学原理
1.2.2 发展概况
1.3 基于单幅图像的3D重构
1.3.1 SFS
1.3.2 SFT
1.4 歧义性问题
1.5 基本约束模式
第2章 3D表面成像及优化方法
2.1 3D表面概念
2.1.1 表面的形式化定义
2.1.2 第一基本型
2.1.3 第二基本型
2.2 光照模型
2.2.1 光源与辐照度
2.2.2 表面反射模型
2.2.3 Lambertian模型
2.2.4 梯度空间
2.3 光学成像原理
2.3.1 相机模型
2.3.2 投影变换
2.4 同伦分析法
2.4.1 早期HAM
2.4.2 标准HAM
2.4.3 优化HAM
2.5 半定规划
2.5.1 线性规划的一种推广
2.5.2 正定矩阵与半正定矩阵
2.5.3 Cholesky分解
2.5.4 半定规划
2.5.5 非标准半定规划
2.5.6 半定规划可行区
2.6 本章小结
第3章 非刚体表面的SFS闭合解模式
3.1 引言
3.1.1 标准SFS模式
3.1.2 非刚体3D表面重构
3.1.3 基于多项式的SFS模式
3.2 构建同伦分析框架的SFS模式
3.3 使用线搜索优化迭代过程
3.3.1 建立线搜索基本框架
3.3.2 正则化处理
3.4 将SDP推广到SFS问题
3.5 本章小结
第4章 离散歧义性的SFT解决方案
4.1 引言
4.2 歧义性约束模式
4.2.1 表面法向义性
4.2.2 线段定向歧义性
4.3 基于SDP的离散歧义性解决方案
4.3.1 构造SDP松弛
4.3.2 圆整操作
4.4 本章小结
第5章 基于共平面线性约束的表面重构
5.1 引言
5.1.1 平面性
5.1.2 共平面性
5.1.3 平坦横截面
5.1.4 共平面约束
5.2 基于共平面性的线性约束系统
5.2.1 构造线性系统
5.2.2 平凡解子空间
5.3 无噪系统的非平凡解
5.4 含噪系统的非平凡解
5.4.1 平凡子空间
5.4.2 正投影系统的求解
5.4.3 透视投影系统的求解
5.5 改善精确度
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 本书工作总结
6.2 进一步研究展望
参考文献

基于图像的3D重构是计算机视觉领域的研究热点，被广泛应用于航空航天、机械制造、医疗、考古、地质、犯罪现场复原、建筑设计、城市规划等领域。相对于较成熟的多视图或多幅图像的3D重构技术，基于单幅图像的3D表面重构由于其先天性约束不足和潜在的巨大价值受到各国研究人员前所未有的关注。本书针对现有单图像3D重构技术中的SFS、SFT等两种典型方案的局限性，分别提出有针对性的改进措施，并提出一种新的基于图像中几何元素共平面性约束的3D表面重构方案。