生成当前视点目标图像的快速逆映射算法

利用极线的属性及深度图像隐含的边界信息,提出了一种可以处理非深度连续图像的快速逆映射算法,以从多幅参考图像精确合成当前视点目标图像.该算法分为3步:首先由参考图像的深度信息得到图像中的边界;然后从参考图像中选出一幅作为主参考图像,利用极线的整体匹配特性和对应点在极线上分布的单调性,逐个处理目标极线,以生成目标图像;最后根据其他参考图像填补目标图像中的空洞.由于在第2步中只需处理参考图像的边界点对即可得到对应目标极线上所有点的深度信息及其在参考极线上的对应点,因此,新算法很好地提高了速度.在填补空洞时,利用参考图像的边界信息及所隐含的遮挡关系,还提出了一些加速的方法.     

一种基于视觉约束的当前视点画面生成方法

由于视点变化中画面可见性的变化以及在当前视点物体表面的扩张,仅由一幅带深度的源参考图像的三维重投影所得到的目标视点画面存在空洞问题.为此,人们采取多源参考图像的合成方法来解决此问题.如何从具有大量冗余信息的多幅源参考图像中快速提取当前目标视点所需信息,成为基于图像的虚拟环境建模和绘制的关键技术.该文给出一种从多幅源参考图像(目前仅两幅)合成当前视点画面的算法.算法结合正向映射及逆向映射技术完成对当前视点画面的合成,并且利用视觉约束-极线约束这一性质从其他源参考图像中寻找填补空洞的像素,从而避免了整幅参考图像的重投影过程及深度比较.同时,算法利用极线对上像素的排序特性和已有目标图像的信息加速填补空洞像素的搜索.算法在不增加原有图像映射算法复杂度的基础上,大大降低了原有多幅图像合成算法的计算量.     

一种图像插补的新方法

提出了一种图像插补的方法。首先将两幅图像进行矫正，使得它们的对极线处在同一扫描线上，从而将二维图像的匹配简化成一维图像的匹配，使得下一步的匹配快速、准确；然后检测第一幅图像扫描线上的边缘点，利用这些边缘点分割两幅矫正图像对应的扫描线，进行密集匹配；最后确定插补图像的像素位置和灰度。实验证明该算法简单，容易实现。     

基于DIBR和图像融合的任意视点绘制

虚拟视点生成是3维视频会议等应用领域中的关键技术,为了快速高质量地进行任意视点绘制,提出了一种基于深度图像绘制(DIBR)和图像融合的新视点生成方法,该方法首先对参考图像进行预处理,包括深度图像的边缘滤波和参考图像规正,以减少目标图像中产生的较大空洞和虚假边缘;然后利用3维图像变换生成新视点图像,并用遮挡兼容算法对遮挡进行快速处理;接着再对两幅目标图像进行融合得到新视点图像;最后用插值法填充剩余的较小空洞。实验证明,该新方法能获得令人满意的绘制效果。     

基于高斯混合模型的区域颜色迁移

针对具有多种颜色区域图像以及灰度图像的颜色迁移合成问题，提出了一种基于高斯混合模型的区域颜色迁移算法，以用于将一幅源图像的颜色迁移到一幅目标图像中。该算法首先在lαβ颜色空间中，采用高斯混合模型对源图像的颜色样本空间进行聚类拟合来得到具有源图像颜色信息的参考色彩模型；然后利用该参考色彩模型对目标图像的颜色样本集进行分类决策，以确定目标图像与源图像各区域的色彩匹配关系；最后，提出了一组新的基于区域的颜色迁移公式，用于完成对目标图像的颜色迁移。实验结果表明，该算法不仅能实现两幅彩色图像之间的颜色迁移．而且能实现对灰度图像的上色处理，并均取得了较好的迁移效果。     

基于GPU的球面深度图实时绘制

提出了一种GPU加速的实时基于图像的绘制算法.该算法利用极坐标系生成对物体全方位均匀采样的球面深度图像;然后根据推导的两个预变换公式将单幅球面深度图像预变换到物体包围球的一个与视点相关的切平面上,以生成中间图像;再利用纹理映射生成最终目标图像.利用现代图形硬件的可编程性和并行性,将预变换移植到Vertex Shader来加快绘制速度;利用硬件的光栅化功能来完成图像的插值,以得到连续无洞的结果图像.此外,还在Pixel Shader上进行逐像素的光照以及环境映射的计算,生成高质量的光照效果.最终,文章解决了算法的视点受限问题,并设计了一种动态LOD(Level of Details)算法,实现了一个实时漫游系统,保持了物体间正确的遮挡关系.     

基于对应点匹配的物体深度信息测量

提出了一种基于对应点匹配的物体深度信息测量方法。首先给出了物理图像坐标系与像素坐标系之间的关系；其次，借助于相关法计算两幅图像中目标的相似度，以实现同一目标在不同成像中的匹配；然后从目标几何形状的角点出发，结合对应点的外极线约束条件，提出一种有效的对应点匹配算法，并利用对应点的视差计算基于光轴平行的双摄像机成像的目标深度信息。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

交互式纹理变形算法

基于纹理基元的交互式纹理变形算法的目标是产生一个变形序列，使得源纹理图像能够自然地变形到给定的目标纹理图像．由于很多纹理图像都含有重复出现的结构性基元，因此可以设计出一种交互式的系统来方便用户实现变形效果．(1)用户在给定的两幅纹理图像中各选择一个感兴趣的基元；(2)两幅纹理中所有相似的基元图案会被自动检测．和定位；(3)通过最小化基元匹配的总距离求出两幅图像中基元的配对；(4)结合基元的配对信息和用户指定的特：征点信息生成变形序列．实验表明，在少许交互的使用下，可以对许多输入的纹理图像获得很好的变形效果。     

高精度高速度曲面建模的3维地表模拟和漫游算法

三维真实感地形场景是生态系统模拟、虚拟地理环境和三维GIS不可或缺的要素,而高精度高速度曲面建模方法可以动态实时构建高精度曲面模型。论文引入高精度高速度曲面建模方法,提出了一种可以动态生成地表模型并实时绘制和漫游三维真实感地表的方法。该方法实时动态建立高精度DEM,结合改进的视点依赖多分辨率绘制方法,随视点改变动态重建并绘制当前DEM。首先建立当前可见场景的DEM,然后通过依赖于视点的简化等处理建立层次细节模型,进行实时场景绘制和漫游,随视点改变,在当前场景基础上动态加点和减点更新DEM及层次细节模型,生成当前可见场景,以次循环。实例测试表明,算法可产生真实感较强的场景,实时漫游效率较高,模拟精确。     

虚平面映射:深度图像内部视点的绘制技术

首先推导与归纳了图像三维变换中像素深度场的变换规律,同时提出了基于深度场和极线原则的像素可见性别方法,根据上述理论和方法,提出一种基于深度图像的建模与绘制(image-based modeling and rendering,简称IBMR)技术,称为虚平面映射.该技术可以基于图像空间内任意视点对场景进行绘制.绘制时,先在场景中根据视线建立若干虚拟平面,将源深度图像中的像素转换到虚平面上,然后通过对虚平面上像素的中间变换,将虚平面转换成平面纹理,再利用虚平面的相互拼接,将视点的成像以平面纹理映射的方式完成.新方法还能在深度图像内侧,基于当前视点快速获得该视点的全景图,从而实现视点的实时漫游.新方法视点运动空间大、存储需求小,且可以发挥图形硬件的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节和成像视差效果,克服了此前类似算法的局限和不足.     

一种鲁棒的序列图像自动拼接方法

针对传统图像拼接方法中鲁棒性差、计算量大及自动化程度低等问题,提出一种鲁棒性高的序列图像自动拼接方法。该方法首先采用Harris角点检测算子对经Wallis滤波后的序列图像进行特征点提取,并结合Forstner算子对特征点进行精确定位。然后基于所提取的特征点,采用邻域灰度互相关法进行序列图像的特征点匹配,得到粗匹配点集,并运用RANSAC算法对粗匹配点集处理得到精匹配点集,由精匹配点集求出较高精度的基础矩阵及极线,并由极线约束引导匹配得到高精度的匹配点对,再运用双向松弛整体匹配算法进一步剔除少数位于极线上的误匹配点。最后利用所得的高精度匹配点对,求解序列图像间的仿射变换关系,并进行图像的坐标变换和融合,从而实现序列图像的自动拼接。实验结果表明,该方法拼接效果理想,鲁棒性高,整个拼接过程全自动,不需要人工干预,具有较高的实用价值。     

一种基于角点检测的图像密集匹配算法

提出了一种鲁棒的图像自动立体匹配算法.利用Sobel算子对图像中的像素点进行检测,若是边缘点,则使用最小同值分割吸收核方法判断该点是否为角点.在两幅待匹配的图像间计算角点的梯度大小、梯度方向及灰度等的相似度,去除无法对应的角点,建立起待匹配图像中角点的对应关系,并计算基础矩阵.对基础矩阵进行迭代,去除误配点,计算出较精确的基础矩阵.由对极几何约束,采用动态规划方法,寻找左右两幅图像在对应极线上的所有像素点之间的对应,从而建立起两幅图像间像素点的密集匹配对应关系.试验结果表明,算法效果满意.     

一种图像插补的新方法

提出了一种图像插补的方法。首先将两幅图像进行矫正,使得它们的对极线处在同一扫描线上,从而将二维图像的匹配简化成一维图像的匹配,使得下一步的匹配快速、准确;然后检测第一幅图像扫描线上的边缘点,利用这些边缘点分割两幅矫正图像对应的扫描线,进行密集匹配;最后确定插补图像的像素位置和灰度。实验证明该算法简单,容易实现。     

多重约束条件下的LBD描述子与直线段匹配

目的 针对直线描述子匹配算法缺乏有效的几何约束,且易受弱纹理、尺度变化的影响,提出一种结合多重约束条件的LBD描述子的直线段匹配算法（LBDs）。方法 该算法以LSD算法提取的直线段作为匹配基元,利用SIFT匹配得到的同名点构建同名三角网约束确定候选直线;参考影像上以目标直线段为中心轴建立该直线段的矩形支撑域;根据目标直线段端点及其支撑域四角点在搜索影像上的核线约束建立候选直线段的对应支撑域;利用仿射变换统一目标直线段及候选直线段支撑域的大小;将直线段支撑域分解为大小相等的条形带,通过计算每个条形带的描述符得到该直线段的描述子,依次完成目标直线段与候选直线段LBD描述子的构建;分别计算目标直线段与每个候选直线段描述子向量间的欧氏距离,将满足最近邻距离比准则的候选直线段作为匹配结果;最后选取角度约束对匹配结果检核,确定同名直线。结果 实验选取网上公开的3组分别存在角度、旋转、尺度变换的近景影像对作为实验数据,采用LBDs分别对其进行直线段匹配实验,并与其他直线段匹配算法进行对比分析,实验结果表明,LBDs获取同名直线数目约为其他算法的1.061.41倍,匹配正确率也提高了2.411.6个百分点,从匹配效率上来看,LBDs更为耗时,但兼顾该算法匹配获得同名直线数目、匹配正确率及运行时间,LBDs的鲁棒性更强,匹配结果的准确性与可靠性较高。结论 结合多重约束条件构建的LBD描述子对于存在角度、旋转和尺度变化的影像进行直线匹配过程中具有稳定性。     

基于单应矩阵的直线匹配

提出了在单应矩阵原理约束下进行直线匹配的算法。首先利用单应矩阵将从不同影像上提取出的直线集变换到同一影像坐标系下;然后结合直线自身的几何特性及其特性支持区域的灰度特性,初步确定同名直线;最后依据左右一致性准则,剔除错误匹配。当引入直线特性支持区域的灰度测度时,只考虑几何变形和灰度畸变较小的一侧,提高了匹配的可靠性。实验表明,该算法简单、易行,并有效解决了部分被遮挡直线以及断裂直线的匹配问题。     

非线性视域插值

提出了一种新的基于图象的绘制技术.与线性视域插值方法不同，此方法能准确地模拟出漫游过程中的透视变换效果.为了加速视域插值算法，采用二叉剖分方法来优化源图象的分解，从而大大减少了分解后块图象的数目.对生成的中间画面上的黑洞，此方法分两个步骤来填充.算法首先根据深度信息来决定是否需要扩展与黑洞相邻的块图象的边界，然后采用多向视域插值方法插值这些扩展后的块图象来生成中间画面.理论和实验结果表明，此方法比传统方法在准确性和效率上均有显著提高.     

基于分层图像融合的虚拟视点绘制算法

针对虚拟视点绘制过程中出现的重叠和空洞问题,提出一种新的虚拟视点绘制算法。通过形态学操作对三维图像变换后出现的空洞进行膨胀来消除伪影瑕疵,根据深度信息对左、右虚拟视点图像进行前景和背景分割,利用线性加权法对分割后的前景图像和背景图像进行分层融合解决像素重叠问题,对分层融合后的背景图像进行空洞填充并与前景图像融合得到虚拟视点图像。实验结果表明,与经典的Criminisi算法相比,该算法PSNR值提高了1.75 dB,具有较高的绘图质量。