结合深度线索和几何结构的稀疏光场密集重建

光场一次成像可以同时获得空间和角度的四维信息。现有方法进行角度超分辨率重建时多用于小基线场景的光场图像,在处理大基线场景重建时存在模糊等现象,同时在光场重建过程中遮挡区域重建效果差、长距离的空间关系难以捕获。针对上述问题,提出一种结合深度线索和几何结构的稀疏光场密集重建方法。该方法采用空间金字塔池化提取多尺度特征,更好地保留了图像的纹理细节和高频信息;通过在深度估计模块的部分引入空洞卷积并进行密集连接,扩大了感受野,提高了大基线场景深度估计的精度;利用视图细化模块对图像进行优化处理,在保留视差结构的同时重建了遮挡区域。实验结果表明,本文方法较好地解决了大基线场景光场重建问题,在光场大基线场景数据集上超越了其他算法,PSNR提高了2 dB,SSIM提高了0.018,重建图像的质量均优于现有的算法。     

基于压缩感知的光场获取与重建

光场图像经常被用于产生三维场景,尽可能多的光场图像能够更精确的还原出真实的三维场景,然而这样就会使数据量过大,图片获取成本更高.提出一种新的方法,通过特定的光场图像获取方式,结合贝叶斯重建算法,以及光场渲染技术,不仅可以还原出原始视点的光场图像,更可以渲染出新的视点.此外通过运用图像压缩感知算法,使得该方法能够减少实验数据量、提高运算速度.实验结果表明该方法能够还原出高信噪比的原始视点图像——误差小于0.3 dB,以及新视点图像.     

基于海量点云数据的变电站三维全真建模方法

面向变电站管理工作中对三维场景模型的实际需求,构建了基于三维激光扫描采集的海量点云数据的三维全真模型。首先运用激光扫描仪对变电站进行高精度测量,获得海量的离散点云数据,然后重点研究了基于海量点云数据预处理及自动曲面重建方法,实现了点云数据的自动遍历,快速重建出几何和拓扑真实的变电站三维模型,直观展示变电站场景真实的三维空间信息。     

基于奇异值分解的图像超分辨率重建

在图像获取过程中,由于环境的变化以及成像传感器自身硬件条件的限制,获得的图像往往含有噪声并且分辨率较低.为了提高图像分辨率来满足实际应用的需求,充分考虑了自然图像中图像块的自相似性,并采用奇异值分解方法对图像块的相似性进行度量,将其作为权重与非局部均值方法相结合,实现了单幅图像的超分辨率重建.为了减少计算量,在计算图像块的相似度之前,先对图像块的均值进行统计并引入一个阈值,对均值绝对差小于阈值的图像块进行相似度估计.为了对算法有效性进行验证,文中采用基于误差敏感性的峰值信噪比来对重建图像的质量进行度量.仿真结果表明算法在提高图像分辨率的同时有效的抑制了噪声,并且很好的保持了图像的细节信息.     

基于稳健3D-SKR的序列图像超分辨率重建

考虑目前无需亚像素精度配准的三维导向核回归(3D-SKR)超分辨率重建算法对图像中的离群点高度敏感的问题,引入了稳健估计中的Huber函数,并结合中值滤波,提出了一种稳健的三维导向核回归超分辨率重建算法。该算法将图像中残差大于Huber尺度参数的点视为离群点,利用三维中值滤波对其进行隐藏,然后再使用Huber函数进行超分辨率重建。实验证明,该算法在保持了原有算法的良好特性的基础上,有效地消除了离群点对重建结果的影响。     

基于土壤显微图像时间序列的三维重建方法

提出了一种新的土壤表面三维结构重建方法,该方法主要利用土表水分蒸发过程中土壤颗粒间凹形水面上镜面反射点的位移来进行土表三维重建。首先利用体视显微镜和环形光源对饱和土壤进行连续时间成像,直至土表镜面反射消失;然后根据图像上镜面反射区域的统计特性,利用二次最小距离法提取图像上的镜面反射区域;最后依据图像上各点分类结果的时间曲线计算该点高度值,实现土表的三维结构重建。提出的方法操作简单、成本较低,对砂土的实验结果表明,该方法可以实现对土壤表面三维结构的重建。     

基于小波多分辨分析和LSQR的快速EIT图像重建算法

针对LSQR(least square QR-factorization)算法在求解电阻抗层析成像(electrical impedance tomography,EIT)逆问题时,由于矩阵维数高、计算量大而导致重建速度较慢的问题,提出基于小波多分辨分析的LSQR算法(wavelet multi-resolution based least square QR-factorization,WALSQR)。该方法将EIT的图像重建过程投影到低维的尺度空间进行,通过提取有效信息减少数据计算量,明显提高了图像重建速度。同时由于去除了噪声和冗余信息,保证了成像质量。本文将SALSQR方法分别应用于二维、三维EIT成像实验,证明其有效性,并为三维动态EIT图像重建算法的研究奠定了基础。     

用全息干涉度量术重建三维折射率(温度)场的三种方法

本文结合折射率(温度)场的先验知识,研究了用全息干涉度量术重建三维折射率(温度)场的三种方法。通过计算机模拟,考查了数据误差和总观察角大小对重建精度的影响。作为一个应用实例,计算了火焰温度场某一截面的温度分布,并与热电偶测量的值进行了比较。     

光学厚度对大型炉膛三维温度场重建的影响分析

由于工业炉膛的大尺寸以及炉内介质的消光作用，从火焰图像中重建炉膛内三维温度场时，光学厚度是一个重要的影响因素。文中通过建立的辐射成像模型，根据CCD摄像机得到的火焰温度图像，用Tikhonov正则化方法重建炉膛三维温度分布。针对一台10m′10m′20m的大型炉膛，给出了不同的光学厚度下三维温度场的重建误差，并考虑测量误差、介质辐射参数分布、壁面辐射对炉内温度场重建的影响。结果表明：当光学厚度在1~15范围之内，炉内三维温度场的重建结果较好。     

三维炉膛温度场重建中病态矩阵方程的求解研究

在利用CCD摄像机所拍摄到的辐射能图像进行三维炉膛温度场重建过程中，会涉及到大型病态矩阵方程的求解问题，一般的求解方法得不到满意的结果。文中采用LSQR算法(least square QR-factorization)对三维温度场重建中的病态矩阵方程进行求解研究。结果表明，对于病态问题，LSQR算法具有较好的数值稳定性和抗测量误差能力强的优点，适于大型电站锅炉燃烧温度场特别是高温区的重建；且计算效率高，重建时间短，显示了其在温度场在线重建方面的潜力。     

采用射影几何的圆阵靶标中心像点快速提取

圆阵靶标广泛应用于三维测量和相机标定。在相机的透视投影作用下,靶标上圆形标记点退化成椭圆。然而,椭圆的几何中心并非圆形标记点在像面上的圆心投影。为此,本文利用射影变换下共点、共线等几何不变性质,提出了一种基于射影几何的圆阵靶标中心像点快速提取算法。首先,经过边缘检测、形状滤波及亚像素边缘提取,拟合椭圆得到一般方程;其次,通过射影变换矩阵计算靶标坐标轴方向上的两个消隐点坐标;最后,利用透视不变性原理将消隐点与椭圆一般方程联立解出椭圆的两组公切点坐标,两组切点连线的交点即为圆形标记点在像面上的圆心投影。实验结果表明：与传统搜索公切点方法相比,本文提取中心像点的重建平均距离降低了32.34%,实现了圆形标记点的精确定位,并大幅简化求解过程,具有较强的实用性。[基金项目 国家自然科学基金（62173127,61973104,61803146）、中原科技创新领军人才资助项目（224200510008）、河南省优秀青年科学基金（212300410036）、河南省高校科技创新人才支持计划（21HASTIT029）、河南省高等学校青年骨干教师培养计划（2019GGJS089）、河南省科技攻关项目（212102210169,212102210086）、郑州市协同创新专项（21ZZXTCX06）、河南工业大学自科创新基金支持计划（2020ZKCJ06）、河南工业大学青年骨干教师培育计划（21420080）、粮食信息处理与控制教育部重点实验室开放基金（KFJJ2020107,KFJJ2020111,KFJJ2020114）。]     

3D打印数字人像快速成型技术的研究与实现

自动获取人像数据并高精度重建是三维人脸识别的研究热点。针对三维重构缺少成熟算法与有效应用方法的问题,提出了一种基于二维数据的三维打印数字人像快速成型方法。该方法采用二维照相的方法获取人像的正视图、侧视图和俯视图,使用MAYA软件对人像数据进行网格化处理,生成OBJ文件导入PROE生成三维实体,并导入JDpaint实现数控仿真加工,最后将STL文档导入打印机打印出三维人像。实验证明,该方法实现了数据获取、网格划分、曲面重建和快速成型的整个工作流程。     

基于形状的CT图像断层间数据插值算法

CT脑血管三维重建图像都是源自二维断层扫描,由于二维断层扫描图像是对一定厚度的三维物体在二维平面上的断层投影,在目前的技术水平下,相邻两断层图像间的扫描距离要大于同一断层中解剖组织相邻像素间的图像显示距离.为保证三维重建图像的质量,在研究了CT脑血管二维图像特征后,提出了一种新的基于形状和基于灰度的图像断层间数据插值算法,并取得了较理想的实验效果.     

Real-Time Incremental Segmentation and Tracking of Vehicles at Low Camera Angles Using Stable Features

We present a method for segmenting and tracking vehicles on highways using a camera that is relatively low to the ground. At such low angles, 3-D perspective effects cause significant changes in appearance over time, as well as severe occlusions by vehicles in neighboring lanes. Traditional approaches to occlusion reasoning assume that the vehicles initially appear well separated in the image; however, in our sequences, it is not uncommon for vehicles to enter the scene partially occluded and remain so throughout. By utilizing a 3-D perspective mapping from the scene to the image, along with a plumb line projection, we are able to distinguish a subset of features whose 3-D coordinates can be accurately estimated. These features are then grouped to yield the number and locations of the vehicles, and standard feature tracking is used to maintain the locations of the vehicles over time. Additional features are then assigned to these groups and used to classify vehicles as cars or trucks. Our technique uses a single grayscale camera beside the road, incrementally processes image frames, works in real time, and produces vehicle counts with over 90% accuracy on challenging sequences.     

改进相似性度量准则的SAR-BM3D相干斑抑制算法

针对三维块匹配（BM3D）算法在合成孔径雷达（SAR）图像相干斑抑制时存在块相似性度量不准确的问题,提出一种改进广义似然比准则（GLR）的SAR BM3D相干斑抑制算法。该算法根据在光学图像去噪效果良好的BM3D算法,以变换域方法和非局部思想为基础,考虑SAR图像相干斑特性,采用概率相似性度量方法用于块匹配步骤,从而达到较好的相干斑抑制效果。实验证明,提出的算法对SAR图像的相干斑抑制可以获得更高的信噪比和更好的视觉效果。     

基于改进极小范数解的电容层析成像图像重建算法

提出了一种新的电容层析成像图像重建算法。在分析极小范数解的基础上，针对电容层析成像(ECT)逆问题的特点，利用正则技巧对其进行改进，并利用奇异值分解定理分析了这种改进的数值稳定作用。在此基础上，利用加权技巧建立新的目标泛函进一步改进极小范数解，并在求解该泛函的过程中采用正则技巧确保数值解的稳定性。数值实验表明，该算法是有效的，能够有效地克服ECT图像重建的数值不稳定性；而且该算法计算直接、无需任何复杂的技巧；就该文所考察的重建对象而言，其图像重建质量好于线性反投影算法(LBP)、标准Tikhonov 正则法和投影Landweber迭代法。从而为ECT图像重建提供了一种新的有效方法。     

Smoke detection using time series property of texture features

We present a method of smoke detection using image sequences from a single camera on open areas under general environmental conditions. We combine several simple image processing techniques to detect smoke with texture analysis. First, moving objects are detected from gray‐scale image sequences. Then, the texture features are extracted. Finally, we determine the existence of smoke based on the time series property of those texture features. In the experiment, the performance is evaluated using real‐scene data. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

自动化三维超声图像无探头耦合区域的计算机辅助排除算法

自动化三维超声成像时,只有在探头和皮肤间存在良好耦合接触的区域才能形成有效超声信号.通过构建一个二维冠状面图像掩模实现了对非耦合区域图像的计算机辅助排除.算法首先通过分别对多帧连续和间断的二维冠状面图像相同位置的像素点做均值处理,得到冠状面均值图像;然后分别将对连续和间断冠状面做均值处理后的图像使用双峰阈值分割法进行阈值处理,得到二值图像,再使用形态学图像处理方法对二值图像进行处理,在处理后的两张二值图像中选择最优二值图像作为掩模图像;最后使用掩模图像对待处理冠状面图像的非耦合区域进行排除并使用伪彩色显示冠状面耦合区域.结果表明,本算法可实现对自动化三维乳腺超声(ABUS)数据无探头耦合区域的自动排除,能有效避免后续图像处理过程对非耦合区域的无效运算.