利用控制曲线和移动最小二乘法实现图像变形

将移动最小二乘方法用于图像变形,提出基于控制曲线的图像变形算法.根据源图像中的形状信息或变形需要来设置关键点,生成控制曲线,然后移动控制曲线到新的位置,利用移动最小二乘方法实现图像的变形.对基于控制曲线的移动最小二乘变形函数进行了理论推导,实现了图像的仿射、相似和刚性变换,得到不同的图像变形效果.实验表明,该算法可以较好地描述图像中的形状和轮廓信息,实现图像的复杂变形,获得真实感的变形效果.     

小波滤波的移动最小二乘图像变形方法

为了获得具有真实感的变形图像,改变以往直接对图像进行变形的做法,首先对图像进行预处理,提出基于小波滤波的移动最小二乘法图像变形对原始图像先进行滤波,把图像分成低频子图像和高频子图像,只对低频部分使用基于控制点集的移动最小二乘法进行变形,对不同部位的轮廓和边缘进行不同尺度的变形,较好的描述了图像中的形状和轮廓信息;对高频部分不作处理,有效的保持了图像的细节信息.再将变形后的低频部分与原图像的高频部分相加得到最后的变形结果.实验表明这种方法很好的保留了图像的高频信息,可以使图像产生平滑的变形,获得具有真实感的变形效果.     

基于形状插值与移动最小二乘变形的图像渐变

针对已有图像渐变方法难以处理较大几何变化的问题,提出一种基于形状插值与移动最小二乘变形的图像渐变方法.给定一幅源图像和一幅目标图像,用户首先通过在图像上放置开或者封闭的曲线(称为"特征曲线"),对齐源和目标图像中的几何特征;然后提出一种基于重心的线条外观模型,以提取表示一组特征曲线的形状及其所传达的视觉外观,并建立一种双层结构的形状插值算法,实现源特征曲线到目标特征曲线的保形状过渡;最后以中间过渡特征曲线为约束,通过保刚性的移动最小二乘变形把2幅图像的几何特征融合在一起,生成保外观的中间过渡图像帧.实验结果表明,该方法能够实时生成自然且视觉真实的图像渐变序列,即使当源和目标图像中对应几何特征的形状差别较大时,也能够充分保持这些特征的外观和属性.     

基于图像处理的电梯导轨高精度测量的研究

结合激光测量技术和图像处理技术,文章提出了一种基于图像处理的高速电梯导轨横向变形的检测方法。通过最大值滤波、图像腐蚀、图像膨胀、OTSU二值化、Canny变换寻找轮廓、最小二乘法椭圆最小二乘拟合与优选等方法,完全可以确定激光光斑的中心位置,然后就可以对导轨的垂直度进行调整,从而大大提高了电梯导轨检测的范围和精度。实验结果表明:该方法具有较高的精度和效率。     

基于移动最小二乘法的医学图像配准

提出一种基于移动最小二乘法变形模型的医学图像配准技术.首先用蛇模型的方法分割图像感兴趣区域;其次在分割后的图像上半自动地选取对应标记点;最后基于这些标记点采用移动最小二乘法的变形模型对图像进行变形,从而实现医学图像的配准.实验结果表明,该方法克服了手动选点难度大的缺点,提高了配准的精度,是一种有效的医学图像配准方法.     

模版特征线匹配的牙齿形状修复

牙齿形状修复是牙科修复CAD系统的核心问题,其中结构特征线,如颈缘线、修复边缘线是决定修复体制造精度的关键要素.针对现有牙齿形状自动修复算法未考虑结构特征线附近的咬合面形状约束以及仅能处理部分缺失情况的问题,提出了结合模版特征线匹配与移动最小二乘变形的修复体曲面重建算法.该算法采用智能剪刀算法半自动指定牙齿预备体上的结构特征线,并采用曲面拟合技术将该结构特征线投影至模版牙齿模型以建立曲线约束;再用近似刚性的移动最小二乘变形算法将模版牙齿模型匹配到牙齿预备体上;最后将移动最小二乘变形算法并行化,实现了以特征线为控制句柄的修复体形状交互设计.实验结果表明,由于引入了曲线约束,文中算法重建的修复体在结构特征线附近可获得更自然的咬合面形态.     

一种无相机标定的极线校正新方法

提出一种无相机标定的立体图像对的极线校正新方法。该校正方法并不依赖基本矩阵F的精确求解,而是通过空间变换法分析校正前后图像点对应关系,依此分解并参数化描述极线变换矩阵,直接利用极线方程和图像的对应点集建立误差平方和函数,并运用非线性最小二乘法求解,使该函数取得最小值的变换参数。实验证明,该校正方法能够较好地消除垂直视差,图像产生的变形较小。     

移动最小二乘法研究进展与述评

为使移动最小二乘法能更好地应用到无网格方法中,详细阐述移动最小二乘逼近法、移动最小二乘插值法、MUKHERJEE改进的移动最小二乘法以及程玉民等提出的改进的移动最小二乘法和复变量移动最小二乘法等的研究进展,述评各种移动最小二乘法的优缺点,并概述各种移动最小二乘法形成的无网格方法的研究进展.     

带互异权值的B样条曲线的最小二乘渐进迭代逼近

为使B样条拟合目标曲线的迭代过程中单独控制部分数据点,调整局部曲线形状,减小局部曲线迭代误差,提出带互异权值的最小二乘渐进迭代逼近法.首先赋统一初始权值于每个数据点,用最小二乘渐进迭代逼近法生成B样条拟合曲线;其次调整部分数据点对应的权值,运用带互异权值的最小二乘渐进迭代逼近法生成B样条拟合曲线;最后比较调整前后拟合误差.实例结果表明,本文所提出方法可调整局部拟合曲线形状,减小拟合误差.     

基于小波分析的直线拟合及应用

直线是图像分析中非常重要的描述符号。对工业控制中的现象进行图像处理时通常用到最小二乘法对直线拟合。对于估计精度要求较高的情形,传统最小二乘法往往不能满足要求。基于此,本文将离散小波变换和传统最小二乘法相结合,建立了一种基于小波测量预处理的最小二乘估计的新型解法,获得了比传统最小二乘法好得多的估计结果,实验证明了该方法的有效性及高精度性。     

渐进迭代逼近方法在曲线变形上的应用

目的 随着几何造型、计算机动画等领域的快速发展,曲线的自由变形技术在近年来受到了广泛的关注。为了获得更多有趣、逼真的变形效果,提出基于渐进迭代逼近与主顶点方法的曲线局部变形算法。方法 给定数据点集,首先采用渐进迭代逼近方法或是基于最小二乘的渐进迭代逼近方法产生待变形曲线;其次对待变形区域使用延拓准则,基于主顶点方法与待变形曲线的形状信息选取控制顶点进行调整;最后对调整后的控制顶点运用局部渐进迭代逼近方法生成逼近曲线,得到期望的变形效果。结果 此变形操作借助于局部渐进迭代逼近方法,具有较好的灵活性。通过茶壶、面部轮廓、手等数值实例,表明了该方法可以得到良好的变形效果。进一步地,借助于叠加变形还可以得到整体的、周期的、伸缩的等各类更加丰富的变形效果。结论 本文研究渐进迭代逼近在曲线变形上的应用,将主顶点方法引入曲线的变形之中,把两者相结合提出了基于渐进迭代逼近与主顶点方法的曲线局部变形算法。该算法不仅具备渐进迭代逼近方法的收敛稳定性,且借助于主顶点方法,可以得到较好的变形效果。该方法适用于曲线的局部变形,丰富了曲线的变形效果。     

植物叶子枯萎变形虚拟方法研究

为真实表现叶子在枯萎过程中的形态变化,提出一种植物叶子枯萎造型方法。该方法采用图像处理技术提取叶子轮廓,用Runions的方法生成叶脉,基于叶子轮廓和生成的叶脉产生叶子的2D网络,在此基础上提出基于控制曲线控制网格来实现枯萎过程中的弯曲变形,并通过实验设计出控制曲线。实验结果表明,该方法能较好地模拟植物叶子枯萎过程中的形态变化。     

Shape Modification and Deformation of Parametric Surfaces

A new method for shape modification or deformation of all kinds of parametric surfaces is presented. Instead of using any control mesh and designing any auxiliary tools for modification or deformation, this method only needs to multiply the equation of the original surface by several shape operator matrixes so that deformation effects are achieved. Due to introducing interactive control parameters with different properties those parameters can be changed to get more ideal effects of deformation or shape modification. The core of the method is that so-called cosine extension function is proposed by which the shape operator matrix can be created. Experiment shows that the method is simple, intuitive and easy to control, and diversified local deformations or shape modifications can easily be made via small and random variations of interactive control parameters.     

一种新的基于factor curve的变形控制方法

本文提出了一种新的基于ｆａｃｔｏｒｃｕｒｖｅ的变形控制方法．Ｂａｒｒ的整体非线性变形和Ｗａｔｔ的时空因子曲线方法都不同程度地依赖于某种解析表达式，不便于进行统一的控制．作者首次对因子曲线进行了分类，提供了一种统一的控制方式，因而非常适合于动画系统．把因子曲线本身作为可变参数的动画控制方法不仅包含了Ｂａｒｒ的ｔａｐｅｒｉｎｇ和ｔｗｉｓｔｉｎｇ操作，而且还包含了Ｗａｔｔ的因子曲线变形控制方法．因而动画师有更多的余地对变形进行有效的控制．     

带平台伸缩函数的参数曲线变形

目的 随着科学技术的快速发展,曲线的几何造型技术开始成为近来的热点研究方向.为了获得更多的变形效果,面向2维、3维参数曲线和自由曲线变形,提出一种带平台伸缩函数的变形方法。方法 有别于现有的大多数自由变形算法,首先构造了一种形式简洁的多项式形式伸缩函数;其次借助于伸缩函数,构造了含有伸缩参数与光滑参数的新型伸缩因子,算法表明,这种新型伸缩因子具有单点峰值性、区间峰值性、对称性等优良性质;最后将伸缩因子所构造变形矩阵作用于待变形的曲线,通过控制变形区间、伸缩参数、光滑参数以及变形方向,可以获得整体的、局部的、周期的、伸缩的等各类丰富的图形效果。结果 此变形操作对造型系统中的主流参数曲线(Bézier和NURBS)具有封闭性;通过大量数值实例表明了该方法计算量小,可控性强,重复使用可以得到形状多样、具有艺术效果的轮廓线等效果。结论 与其他方法相比,本文算法不仅可以用于一般的平面与空间参数曲线,也可以用于自由型曲线,扩大了多数自由变形算法的适用范围;由于伸缩函数具备单点峰值性、区间峰值性、对称性等性质,从而能够产生以前变形方法无法产生各类角点、尖点的特殊曲线,在一定程度上极大丰富了曲线的变形效果。     

显著物体形状结构保持的图像缩放方法

针对传统的缝裁剪图像缩放方法中可能出现对图像中显著物体形状结构的破坏问题,提出一种既考虑到显著物体内容保持又考虑到显著物体形状结构保持的新的图像缩放方法。该方法首先利用经典的图像显著度图模型,结合图像梯度直方图等信息构建形状结构更加清晰的图像重要度图;然后利用已构建的重要度图,对图像进行分块,按显著块的大小来确定缩放方法;最后结合经典缝裁剪方法和基于共形能量的变形方法对图像进行缩放。实验结果显示,该方法能够在图像缩放时更好地保持显著物体的内容和形状结构。     

虚拟植物叶片的可视化建模技术研究

植物叶片的真实感建模技术一直是虚拟植物仿真技术的研究热点和难点。从植物叶片的形态结构和纹理特征出发,提出一种基于图像的树叶仿真方法。通过对一幅树叶图像进行边缘检测并配合Marching Square算法,实现对树叶复杂轮廓信息的准确提取;利用Delaunay三角剖分的优化算法对叶片进行三角形网格化处理,得到具有均匀三角形网格的叶片模型;最后以叶脉作为变形控制骨架,采用基于Laplace方程的迭代变形算法完成二维叶片向三维变形叶片的重建,以模拟叶片表面的自然弯曲变形效果,增强叶片模型的真实感。相比于以往的树叶建模仿真方法,突出了叶脉在网格划分及树叶形变中所起的作用,所建模型能更逼真地反映真实植物叶片的形态特征,提高了叶片的真实感仿真程度。     

平面参数曲线变形的仿射映射B样条方法

提出一种新的参数曲线变形方法:采用一种特殊的B样条展开式作为伸缩函数,构造了具有明确几何意义的变换矩阵,用它作用于待变形的曲线,可使曲线发生变形。此方法数学模型简单而变形效果良好。展开式的系数作为变形的控制参数,每个参数具有局部可控性,变形效果较丰富。可分别定量地控制变形的发生区间、变形区间界点处的连续性与光滑性、变形方向和变形幅度等。实验表明,该方法通过交互改变控制参数,可获得预期的、丰富的形状修改和变形效果,适用于几何造型、计算机动画、CAD等领域。     

An MLS-based cartoon deformation

We present an image deformation method driven by skeleton; it is based on MLS deformation algorithm (Schaefer et al. in SIGGRAPH, vol. 25, pp. 533–540, 2006). We improve the MLS deformation by defining a new weight function based on skeleton. Being different from the weight function based on control points, our weight function has benefited from the shape information of undeformed object and keeps deformation local, therefore our method can achieve a realistic effect. In cartoon video, we propose a new method to track the skeleton in the video, to build new origin skeleton and new target skeleton on each frame, and to apply our image deformation method to each frame and maintain spatiotemporal consistency. Results demonstrate that our method is able to decrease the effect of squeeze and use less control points.     

景物运动模拟的轴变形方法

本文将图形动画中的轴变形方法引入图象变形，先将图象中需变形的物体提取出来，由轴线建立起骨架结构，通过分析骨架的受力情况控制图象中物体的运动，从而能够在图象变形中运用动力学模型获得较为逼真的动画效果。