虚拟地球下的小比例尺制图研究

目前地图上的所有投影方法(无论是墨卡托投影、高斯—克吕格投影还是伪投影)都存在着投影变形(包括角度、面积、长度)，这是由于无法平面投影，无法将椭球面没有裂隙和褶叠地表示在平面上。以虚拟地球为研究基点，直接进行从地球球面要素到计算机虚拟球面要素的映射，进而实现小比例尺制图，以纠正平面制图中存在的变形问题。     

Calibration of Central Catadioptric Cameras Using a DLT-Like Approach

In this study, we present a calibration technique that is valid for all single-viewpoint catadioptric cameras. We are able to represent the projection of 3D points on a catadioptric image linearly with a 6×10 projection matrix, which uses lifted coordinates for image and 3D points. This projection matrix can be computed from 3D–2D correspondences (minimum 20 points distributed in three different planes). We show how to decompose it to obtain intrinsic and extrinsic parameters. Moreover, we use this parameter estimation followed by a non-linear optimization to calibrate various types of cameras. Our results are based on the sphere camera model which considers that every central catadioptric system can be modeled using two projections, one from 3D points to a unitary sphere and then a perspective projection from the sphere to the image plane. We test our method both with simulations and real images, and we analyze the results performing a 3D reconstruction from two omnidirectional images.     

三维表面与平面数据间的自适应配准

三维体数据与二维平面数据间的配准是手术导航的基础。与以往的思路有所不同,论文通过把三维表面投影到平面上,利用光照模型计算投影平面的灰度值,实现投影图像与实拍照片间的匹配,在匹配中调整投影参数使得两平面图像达到最佳相似,进而实现三维到二维的自适应配准。     

视觉测量中光平面的标定方法研究

讨论了基于视觉的激光扫描测量中,光平面的直接标定方法。为了进一步提高系统的测量精度,在研究了投影矩阵与坐标变换关系的基础上提出了一种光平面的间接标定法,利用标定靶平面所确定的约束关系,通过投影矩阵求解光条上特征点的世界坐标,再建立超定方程组求解光平面的法向量。该方法提高了光平面的标定精度,进而提高了三维重建的精度。最后通过实例对两种标定方法在三维重建中的精度进行了比较。     

透视和透视投影变换 --论图形变换和投影的若干问题之三

讨论了透视变换的基本原理．由于与画面成一角度的平行线簇经透视变换后交于灭点,因此可采用两种不同的方法来获得透视图：一是保持画面铅垂,通过旋转物体使之与画面构成角度达到透视变换效果,得到了三种最佳透视变换矩阵;二是通过倾斜投影画面达到透视变换效果,给出了通过倾斜画面得到三灭点透视图的齐次透视变换矩阵．两种方法的灭点都是可预先控制(即可先决定灭点再决定变换矩阵)的,比较彻底地解决了透视变换矩阵元素的产生方法．给出了“对一个空间物体,一定存在另一个空间物体,使前者在画面上的透视投影与后者的平行投影是一样的,且保留了深度方向的对应关系”的证明．这个性质可使复杂的透视投影转化成简单的平行投影,使得立体图形的处理大为简化．     

光栅投影式3维照相系统中光栅投影仪的标定

提出了一种光栅投影式立体照相系统中光栅投影平面的标定方法。将光栅投影到已知目标平面,通过数字摄影得到光栅平面与目标平面相交的光栅图像。根据光栅图像记录的信息,在每条交线上提取两点,作为对应光栅平面拟合用的两点。按一定规律移动目标平面,即可得到每个光栅平面上若干对点。利用最小二乘法分别拟合出每个光栅平面的空间平面方程。     

误差云映射的深度融合3维重建

描述了一种应用于视频序列的3维稠密重建方法,主要针对基于多深度图恢复3维物体时存在的多对一映射重复投影问题,提出基于误差云概念的3维定点优化方法.该方法首先通过深度矫正,增加视频序列深度图的一致性;其次利用投影过滤分类算法,把所有投影点按照多对一映射的关系,以3维空间中所有不同点为类型,进行投影点依次映射,将每一点划分在各自的误差云类中以求得投影点与3维点的对应关系;随后采用空间高斯分布求出每个误差云所恢复出来的点坐标.最后通过多边形技术对恢复的点云数据进行网格化,使其重建出精确的目标物体或场景的3维轮廓.从实验结果可以观察到,本文3维重建方法可以有效减少深度图融合多对一映射重复投影问题所带来的负面影响,使重建结果更加接近于真实物体,达到较好的效果.     

基于锚球交域投影质心的WSNs三维定位算法

针对无线传感器网络(WSNs)在三维空间的应用场景中,基于质心算法提出了一种基于锚球交汇区域投影质心的WSNs三维定位算法。该算法通过求得锚球空间交汇区域在XOY平面和YOZ平面的投影的质心,从而确定未知节点可能的空间坐标。算法将三维空间位置求解问题通过投影的方法转换成二维平面位置问题求解降低了算法的计算量,锚球在平面上的投影为与锚球同心同半径的圆。因此,通过计算投影区域质心可以得到高精度的未知节点的空间坐标。理论分析与仿真实验结果均表明:该算法具有计算量小、定位精度高、稳定性好等特性。     

锥束CT感兴趣区域图像重建研究

针对锥束CT感兴趣区域扫描中存在的截断投影数据图像重建问题,提出用基于迭代的代数重建(ART)算法进行重建。锥束ART算法的缺点是计算量大、重建速度慢。为了提高该算法的重建速度,提出了一种基于多核平台的快速并行图像重建方法。首先将三维重建区域等分为上下两块,相应地,探测器平面也分为上下两部分;然后通过双线性插值计算虚拟探测器投影数据;最后通过多线程技术在多核平台上实现了ART算法的并行重建,在保持较高重建精度的同时取得了约两倍的重建加速比。在此基础上,通过仿真实验对3DShepp-Logan模型不同感兴趣区域进行了重建,实验结果表明,ART算法用于感兴趣区域图像重建是可行的。     

基于单目视觉几何构建的三维扫描系统

为构建基于单目视觉的快速便捷式三维扫描系统,提出一种高精度的单目视觉几何投影的场景建模方法,并开发一种低成本高精度的三维扫描系统。首先,获取平面标定点的图像坐标,经投影变换将其转换为摄像坐标系下的三维空间位置坐标,分别建立平移台面和底座的三维空间平面方程;其次,通过移动平移台面求取同名标定点的空间坐标,求解平移台面的平移向量,并通过落在平移台面和底座上的激光线条求解激光平面;最后,提取图像中的激光光条中心点并将其变换为物体表面的三维点云数据。实验结果表明,投影变换求得的平面方程误差小于0．2％,扫描结果误差低于0．05mm。     

结构光视觉三维点云逐层三角网格化算法

针对结构光视觉恢复的大规模三维点云的可投影特点,提出一种基于投影网格的底边驱动逐层网格化曲面重建算法。该算法首先将点云投影到一个二维平面上;然后基于点云投影区域建立规则投影网格,并将投影点映射到规则二维投影网格上,建立二维网格点与三维点云间的映射关系;接着对投影网格进行底边驱动的逐层网格化,建立二维三角网格;最后根据二维投影点与三维点的对应关系及二维三角网格拓扑关系获得最终的三维网格曲面。实验结果表明,算法曲面重建速度快,可较好地保持曲面细节特征。     

Full‐parallax autostereoscopic display with scalable lateral resolution using overlaid multiple projection

Abstract— A method to increase the viewing resolution of an autostereoscopic display without increasing the density of microlenses is proposed. Multiple projectors are used for the projection images to be focused and overlaid on a common plane in the air behind the microlens array. The multiple overlaid projection images yield multiple light spots inside the region of each elemental lenslet of the microlens array. This feature provides scalable high‐resolution images by increasing the number of projectors. Based on the proposed method, a prototype display that includes 15 projectors was designed and built. 3‐D images were successfully reproduced on the prototype display with full parallax and a wide viewing angle of 70°.     

基于GB/T 24734 的三维尺寸快速标注技术

针对当前主流CAD 软件提供的三维标注功能局限的现状,结合制造企业 对复杂零件三维模型快速标注的需求,探讨了基于GB/T 24734 的三维尺寸快速标注技术; 设计并实现了三维尺寸快速标注的算法,详细阐述了其相关的技术。该算法涉及标注面自动 构造、尺寸元素计算、显示处理等一系列技术。其中,标注面构造主要涉及标注面分类、光 标点获取等操作。为了便于尺寸的显示与观察,采用了标注文字的正向显示处理技术。以 CATIA V5 系统为平台,实现了上述算法,开发了快速标注模块,通过实例测试验证了算法 的可行性。     

Projection matrix by orthogonal vanishing points

Calculation of camera projection matrix, also called camera calibration, is an essential task in many computer vision and 3D data processing applications. Calculation of projection matrix using vanishing points and vanishing lines is well suited in the literature; where the intersection of parallel lines (in 3D Euclidean space) when projected on the camera image plane (by a perspective transformation) is called vanishing point and the intersection of two vanishing points (in the image plane) is called vanishing line. The aim of this paper is to propose a new formulation for easily computing the projection matrix based on three orthogonal vanishing points. It can also be used to calculate the intrinsic and extrinsic camera parameters. The proposed method reaches to a closed-form solution by considering only two feasible constraints of zero-skewness in the internal camera matrix and having two corresponding points between the world and the image. A nonlinear optimization procedure is proposed to enhance the computed camera parameters, especially when the measurement error of input parameters or the skew factor are not negligible. The proposed method has been run on real and synthetic data for more precise evaluations. The provided experimental results demonstrate the superiority of the proposed method.     

基于二维视图特征的三维重建

在分析现有ＣＡＤ二维参数化设计,三维参数化设计以及三维重建方法的基础上,基于工程图图形的整体宏观性,图形拓扑性及三维视图的投影规律,提出了二维视图特征的概念及一种新的工程图处理方法。     

一种优化的消失点估计方法及误差分析

空间一组平行直线在图像平面上所成的像的交点称为消失点. 消失点可以提供大量的场景三维结构信息. 本文提出一种新的优化的消失点估计方法. 该方法基于随机采样一致算法(Random sample consensus, RANSAC)对图像空间中的线段进行聚类, 通过最小化Sampson误差获得消失点的极大似然估计(Maximum likelihood estimation, MLE). 该方法不需要预知摄像机参数及直线的三维位置信息. 为了对该算法进行定量评估, 构造了基于反向传播的消失点误差传递模型. 实验结果验证了本文提出算法的有效性.     

基于平面的便携式结构光系统柔性标定方法

对于便携式结构光系统, 该系统必须适合方便使用. 因此, 针对该系统的标定方法也必须采用方便且便宜的设备, 诸如具有两个或三个正交平面或者需要额外固定措施的一些设备则不宜采用. 同时针对快速三维获取的目的, 应该采用估计便携式结构光系统投影矩阵的方法. 本文针对便携式结构光系统的上述应用需求, 提出了一种基于平面的便携式结构光系统柔性标定方法. 该方法需要一个标定模板和一个参考模板. 标定模板被固定在一个平面上, 而参考模板则通过LCD投影仪被投射到该平面上. 通过交比和极几何约束, 可以获得分别对投影仪和相机的世界坐标系和图像坐标系的点对应坐标. 通过这些点对应坐标, 即可完成整个系统的标定. 实验结果表明该方法具有很高的准确性和鲁棒性．     

权值优化集成卷积神经网络及其在三维模型识别中的应用

三维模型应用广泛,如何有效地管理和分类这些数据库中的三维模型一直是人们 关注的问题。然而,由于不同三维模型之间的相似性难以测量,因而很难获得一种稳健且广泛 适用的三维模型分类算法。为此,提出了一种权值优化集成卷积神经网络(WOTCNN)模型,并 将其应用到三维模型的分类识别中。首先,获取三维模型的深度投影视图来最大限度地保留三维 模型的空间信息。然后,采用调整的 VGG 网络对各角度的深度投影图像进行训练并提取预测概 率值。最后,通过加权集成算法获得完整三维模型的最终分类结果。对 ModelNet10 及 ModelNet40 数据库的实验表明：三维模型的平均分类准确率达到 92.84%和 86.51%。在预测性能方面,该网 络优于普通的单卷积神经网络;在三维模型识别方面,其分类准确率能够得到显著提升。     

改进的分形矢量量化编码

为了提高图象的分形矢量量化编码效果，在利用四叉树对图象进行自适应分割的基础上，基于正交基三维分量投影准则，提出了图象块非平面近似方法，进而形成一种新的静态图象分形矢量量化编码方法。该方法首先通过对投影参数进行DPCM编码来构造粗糙图象，然后由此来构成差值图象编码的码书。由于该方法把分形和矢量量化编码结合起来，因此解码时只需查找码书，并仅进行对比度变换。计算机编、解码实验结果表明，该编码方法具有码书不需外部训练，解码也不需迭代等优点，且与其他同类编码器相比，该方法在压缩比和恢复图象质量（PSRN）方面均有明显改善。