基于侧影轮廓的图像三维重建方法

针对自标定单幅图像的三维重建问题,提出一种基于侧影轮廓的图像三维重建方法。使用成角度平面镜装置拍摄目标物体,对所得图像进行边缘跟踪,得到闭合的轮廓曲线,利用满足平面镜成像原理的2对侧影轮廓计算灭点,根据灭点间的约束关系计算相机参数,在此基础上重建得到物体的三维模型。实验结果表明,该方法能快速重建逼真的三维模型。     

基于立体视觉的生态景观布局中三维特征标定

利用传统方法标定生态景观布局中存在的三维特征时,由于未矫正因薄棱镜畸变、离心畸变和径向畸变产生的图像畸变,导致特征标定效率和精度较低.针对上述问题,提出基于立体视觉的生态景观布局三维特征标定方法.采用立体视觉技术构建相机成像模型,在相机成像模型的基础上消除薄棱镜畸变、离心畸变和径向畸变产生的图像畸变,实现对生态景观图像的矫正处理.采用SIFT算法建立尺度空间,并获取尺度空间中存在的极值点,根据极值点在生态景观图像中定位关键点,并通过KD-树搜索方法进行关键点匹配,实现对生态景观布局中三维特征的标定.仿真结果表明,所提方法不仅特征标定效率和精准度均较高,且其标定率也较高,充分证明了上述方法的有效性.     

基于共面圆的距离传感器与相机的相对位姿标定

近年来, 距离传感器与摄像机的组合系统标定在无人车环境感知中得到了广泛的研究与应用, 其中基于平面特征的方法简单易行而被广泛采用. 然而, 目前多数方法基于点匹配进行, 易错且鲁棒性较低. 本文提出了一种基于共面圆的距离传感器与相机的组合系统相对位姿估计方法. 该方法使用含有两个共面圆的标定板, 可以获取相机与标定板间的位姿, 以及距离传感器与标定板间的位姿. 此外, 移动标定板获取多组数据, 根据计算得到两个共面圆的圆心在距离传感器和相机下的坐标, 优化重投影误差与3D对应点之间的误差, 得到距离传感器与相机之间的位姿关系. 该方法不需要进行特征点的匹配, 利用射影不变性来获取相机与三维距离传感器的位姿. 仿真实验与真实数据实验结果表明, 本方法对噪声有较强的鲁棒性, 得到了精确的结果.     

基于双目立体视觉的复杂背景下的牛体点云获取

提出一种基于双目立体视觉的复杂背景下的牛体点云获取方法。在点云获取过程中,针对牛不是保持不动的实际情况,采用基于被动视觉技术的双目立体视觉方法;在相机标定过程中,进行单目标定获取相机内部参数,统一标定获取相机外部参数,针对牛体毛色及所处环境复杂的情况,采用基于贝叶斯的皮肤检测算法提取牛体图像,采用基于SIFT的特征点提取和匹配方法实现特征点的匹配,利用计算机视觉中的极线几何原理,剔除误匹配点,通过相机的成像模型求取牛体的三维点云。实验验证了该方法能够在复杂背景下获取牛体点云,并得到较好的点云数据,较好解决了双目立体视觉中相机标定和立体匹配两个较关键和困难的问题。     

机器视觉在物体位姿检测中的应用

研究了机器视觉技术在物体位姿检测中的应用.从两个方位架设工业相机采集目标图片,采用张正友基于2D平面靶标的相机标定方法对相机进行标定.使用目标图像减去背景图像和形态学运算的方法进行粗定位,初步检测目标区域.利用Hough变换检测目标直线边缘,依据极线约束原则、灰度相似性以及直线约束进行边缘直线及其端点的匹配.计算出各直线端点的空间三维坐标及其单位方向向量.在已知目标模板的条件下,目标的几何参数已知,利用简单的几何关系求取目标的位姿数据.     

改进的统计模型三维人脸特征点标定算法框架

自动三维人脸特征点标定是计算机视觉领域的研究热点,其广泛应用于人脸识别,人脸模型配准,表情识别,脸部动画等领域。通过对三维人脸样本统计建模,采用遗传算法对待匹配模型的生成数目进行参数优化,利用模型相似性匹配方法及其映射关系对三维人脸特征点进行自动标定。首先,对三维人脸数据预处理,然后对其统计建模并通过模型形变得到有映射关系的基准模型和待匹配模型。利用遗传算法对待匹配模型中的待匹配模型生成数目参数进行优化,生成与之对应的待匹配模型数;接着计算待测模型与待匹配模型的相似度。最后,利用模型相似度和模型映射关系,间接得到待测模型的特征点。实验结果表明,提出的算法是可行的,能够在一定程度上提高原有算法的效率。该算法可以自动标定三维人脸模型的特征点,当距离阈值为10像素时,39个三维人脸特征点定位的准确率都可以达到100%,并有效解决了传统方法中三维人脸模型平滑区域特征点精度不高的问题。     

基于多视图像的摄像机自标定方法

摄像机标定是三维重建时的必要步骤。传统的标定方法对设备要求高、操作繁琐,而自标定方法虽然简便,但精度不高,会严重影响三维重建的效果。因此,越来越需要一种操作简便并且精度高的自标定方法。采用SIFT特征点匹配算法,根据多视序列图像中对应点间的相互关系,利用光束法平差,提出了一种基于局部-全局混合优化的迭代优化方法。针对图像匹配量大的问题,提出了一种邻域内图像互匹配方法来降低时间代价。实验表明,本文提出的多摄像机自标定方法是一种有效的高精度方法,采用的邻域内图像互匹配技术能很好地降低图像匹配的时间消耗。根据多视图像的对应点间相互关系,充分利用局部-全局优化的思想,通过混合优化的方法得到相机参数,对比现有自标定算法,本文给出的方法有较高的精度和鲁棒性。     

基于未标定图像序列的三维重构

基于未标定图像序列恢复物体的结构．在计算机视觉等领域有广泛的应用前景。利用摄像机从不同角度得到的同一场景的图像序列,根据序列图像的内在几何关系来估计相机的外参数．从而确定摄像机的方位．以有效地恢复场景的三维模型。实验结果表明,该算法能够较为逼真地重建三维场景。     

强约束条件下环绕式相机标定方法

目的 在计算机视觉和摄影测量领域,经常应用多视角图像对场景进行高精度的三维重建。其中,相机内参数和相机间固定相对关系的高精度标定是关键环节,文章提出一种能够在强约束条件下快速进行相机标定的方法。方法 通过相机间6个相互独立的约束,充分利用系统的几何条件,确定固有关系,再以共线方程为基础推导强约束条件下的平差模型,并应用于自检校光束法平差,开展相邻立体相机的匹配,实现多相机系统的快速标定。结果 最后通过实验,验证了加了强约束条件后,加大了平差的多余观测数,提高了标定精度和鲁棒性。结论 建立了相机标定系统,提出了在强约束条件下快速进行相机标定的方法,展开了人体三维重建研究,并且该方法可推广到多个相机组成的多相机立体量测系统的标定中。     

一种交互式纹理映射方法

针对使用实拍数码照片为模型添加纹理的映射过程,提出一种交互式纹理映射方法.通过交互式的三维拾取准确的找到三维模型和纹理图像中的对应点,然后使用一种基于四组对应点的相机外参标定方法,结合相机内参计算出投影转换矩阵,实现3D-2D特征点的配准.通过实验证明,该方法应用在纹理映射中是正确的、可行的,可以建立三维模型和数码照片之间的匹配关系,实现纹理映射.     

基于透视式增强现实的BIM建筑三维重建仿真

为了提高三维建筑模型的精准度,需要深入研究BIM建筑三维重建方法。当前方法耗时较长,得到的三维建筑模型与实际建筑之间的误差较大,存在效率低和精准度低的问题。将透视式增强现实技术应用到BIM建筑三维重建中,提出基于透视式增强现实的BIM建筑三维重建方法,通过BIM构建初始三维建筑模型,采用直接线性变换算法计算摄像机的内部参数和外部参数,完成摄像机标定。在摄像机标定结果的基础上采用LK光流计算方法得到像素在图像中的光流,根据光流的方向阈值和光流的大小筛选图像中的光流,提取到图像的匹配点,基于初始三维建筑模型针对建筑图像匹配点构成空间三维点云,采用Delaunay方法对空间三维点云进行三角化处理,针对处理后的建筑图像通过贴纹理完成BIM建筑三维重建。仿真结果表明,所提方法的效率高、精准度高。     

一种半自动的三维欧氏重建方法

从二维图像得到场景的三维模型是计算机视觉和虚拟现实的重要研究内容。本文通过用户的简单交互,利用平面型场景的同形关系自动进行两幅大差异图像之间的角点匹配,将这些匹配结果作为初始点,再利用RANSAC鲁棒算法估计基本矩阵。以此结果进行仿射重建,然后在简化相机模型的基础上通过给出的约束条件直接实现欧氏重建,真实数据的实验结果表明了该算法的有效性。     

3D Scene Reconstruction from Multiple Spherical Stereo Pairs

We propose a 3D environment modelling method using multiple pairs of high-resolution spherical images. Spherical images of a scene are captured using a rotating line scan camera. Reconstruction is based on stereo image pairs with a vertical displacement between camera views. A 3D mesh model for each pair of spherical images is reconstructed by stereo matching. For accurate surface reconstruction, we propose a PDE-based disparity estimation method which produces continuous depth fields with sharp depth discontinuities even in occluded and highly textured regions. A full environment model is constructed by fusion of partial reconstruction from spherical stereo pairs at multiple widely spaced locations. To avoid camera calibration steps for all camera locations, we calculate 3D rigid transforms between capture points using feature matching and register all meshes into a unified coordinate system. Finally a complete 3D model of the environment is generated by selecting the most reliable observations among overlapped surface measurements considering surface visibility, orientation and distance from the camera. We analyse the characteristics and behaviour of errors for spherical stereo imaging. Performance of the proposed algorithm is evaluated against ground-truth from the Middlebury stereo test bed and LIDAR scans. Results are also compared with conventional structure-from-motion algorithms. The final composite model is rendered from a wide range of viewpoints with high quality textures.     

Distance measurement of zooming image for a mobile robot

Aiming at the application of zooming image distance measurement to mobile robot, the related key technologies are investigated in detail in this paper. Firstly, camera parameter calibration is conducted. The camera focus, optical center displacement between two foci, principal point and aberration coefficients are calculated accurately. Then, robust feature matching based on SIFT is realized by the geometrical constraint of a zooming image. Finally, the 3D reconstruction model of zooming image is established. The experimental results based on real sample images validate the practicability of the related algorithms.     

A multiview 3D modeling system based on stereo vision techniques

This paper introduces a stereo vision system to automatically generate 3D models of real objects. 3D model generation is based on the merging of multiview range images obtained from a digital stereo camera. Stereo images obtained from the camera are rectified, and a correlation-based stereo matching technique reconstructs range images from them. A turntable stage is also employed to obtain multiple range images of the objects. To register range images into a common coordinate system automatically, we introduce and calibrate a turntable coordinate system with respect to the camera coordinate system. After the registration of multiview range images, a 3D model is reconstructed using a volumetric integration technique. Error analysis on turntable calibration and 3D model reconstruction shows the accuracy of our 3D modeling system.Received: 2 August 2003, Accepted: 20 September 2004, Published online: 25 February 2005 Correspondence to: S.Y. Park     

New algorithm for 3D facial model reconstruction and its application in virtual reality

3D human face model reconstruction is essential to the generation of facial animations that is widely used in the field of virtual reality (VR). The main issues of 3D facial model reconstruction based on images by vision technologies are in twofold: one is to select and match the corresponding features of face from two images with minimal interaction and the other is to generate the realistic-looking human face model. In this paper, a new algorithm for realistic-looking face reconstruction is presented based on stereo vision. Firstly, a pattern is printed and attached to a planar surface for camera calibration, and corners generation and corners matching between two images are performed by integrating modified image pyramid Lucas-Kanade (PLK) algorithm and local adjustment algorithm, and then 3D coordinates of corners are obtained by 3D reconstruction. Individual face model is generated by the deformation of general 3D model and interpolation of the features. Finally, realistic-looking human face model     

摄像机简化模型对三维重构的影响--分析与实验

讨论了摄像机简化模型对三维重构的影响．主要结论有：当摄像机在两幅图像间的运动为纯平移运动时,从理论上证明了使用摄像机简化模型重构空间点与实际空间点之间满足仿射变换;当摄像机在两幅图像间的运动为一般刚体运动时,使用简化模型的重构只有在一定条件下才能较好地保持原物体的形状;在简化模型下,基于Kruppa方程的方法所估计的焦距精度不能满足三维重构的要求．实验结果表明：在三维重构中不能盲目地使用简化模型,必须对摄像机内参数进行全面标定．     

双线阵CCD相机的畸变校正和标定方法

在双线阵CCD的三维重建中,对线阵CCD相机的标定和镜头畸变校正是基础环节。提出了一种用于三维重建中的双线阵CCD标定及镜头畸变校正方法。根据左右相机间的单应性关系,以及线阵CCD的成像原理,将双目相机间的空间关系分解成姿态角与错切角的关系。通过靶图数据的拟合,对姿态角和镜头畸变进行校正,根据求出的错切角完成相机间的标定,实现对具有镜头畸变的双线阵CCD的标定。实验结果表明,标定和校正精度满足后续三维重建中图像匹配的需求。     

基于未标定图像的三维重建算法

提出一种基于多幅未标定图像的三维重建算法。在标记点匹配的基础上进行射影重建,通过施加度量约束将射影重建升级为欧氏重建,即利用未标定的透视图像恢复相机的内、外部参数以及标记点的三维空间坐标,实现场景的三维重建。标记点易于进行点对精确匹配,较手动拾取匹配提高了效率。实验结果表明,利用该算法能够大幅减小再投影误差。     

基于实拍图像的人脸真实感重建

给出了基于实拍人脸图像的三维逼真人脸模型的重建算法,该算法首先在两幅人脸图像上交互标识特征点对和输入摄像机的广角参数来实现摄像机定标,进而匹配出两幅人脸图像上的其它对应点,实现模型的三维重建,作者用半自动垭达到匹配目的。用手工编辑建立的二维对应网格,得到初始人脸外开和鲁棒的最大拟然立体虎法自动匹配出稠密的对应点,重建出表示人脸的散乱三维数据点团;最后利用这些稠密的三维数据点去迭代矫正和自适应细分手