Omnidirectional multi-view stereo (MVS) vision is attractive for its ultra-wide field-of-view (FoV), enabling machines to perceive 360{\deg} 3D surroundings. However, the existing solutions require expensive dense depth labels for supervision, making them impractical in real-world applications. In this paper, we propose the first unsupervised omnidirectional MVS framework based on multiple fisheye images. To this end, we project all images to a virtual view center and composite two panoramic images with spherical geometry from two pairs of back-to-back fisheye images. The two 360{\deg} images formulate a stereo pair with a special pose, and the photometric consistency is leveraged to establish the unsupervised constraint, which we term "Pseudo-Stereo Supervision". In addition, we propose Un-OmniMVS, an efficient unsupervised omnidirectional MVS network, to facilitate the inference speed with two efficient components. First, a novel feature extractor with frequency attention is proposed to simultaneously capture the non-local Fourier features and local spatial features, explicitly facilitating the feature representation. Then, a variance-based light cost volume is put forward to reduce the computational complexity. Experiments exhibit that the performance of our unsupervised solution is competitive to that of the state-of-the-art (SoTA) supervised methods with better generalization in real-world data.


翻译:全向多视角立体视觉因其超宽视场角而在机器感知360°三维环境方面具有吸引力。然而,现有解决方案需要昂贵的密集深度标签进行监督,使得其在实际应用中难以推广。本文提出首个基于多幅鱼眼图像的非监督全向MVS框架。为此,我们将所有图像投影至虚拟视图中心,并利用两对背对背鱼眼图像通过球面几何合成两幅全景图像。这两幅360°图像构建了具有特殊位姿的立体对,并利用光度一致性建立非监督约束,我们将其称为“伪立体监督”。此外,我们提出Un-OmniMVS——一种高效的非监督全向MVS网络——通过两个高效组件提升推理速度:首先,提出一种具有频率注意力的新型特征提取器,可同时捕获非局部傅里叶特征与局部空间特征,显式增强特征表示;其次,提出基于方差的轻量代价体积以降低计算复杂度。实验表明,我们提出的非监督方案性能与当前最先进的监督方法相当,并在真实数据中展现出更优的泛化能力。

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