山脉图像轮廓线引导的三维虚拟地形合成

三维地形在构建各种虚拟室外场景中具有重要的作用,而现有地形合成算法存在合成结果不可预期、合成过程人工参与较多等不足.为此,提出一种直观便捷且自动化的真实感三维地形合成算法.首先从用户给定的一幅二维图像中提取真实地形山脉轮廓线;然后借助卷积神经网络模型预测每一条轮廓线的深度,并根据深度和二维图像成像逆过程将轮廓线映射到三维空间;最后以三维空间中的轮廓线为地形的全局特征草图,以具有局部细节特征的地形块为基本元素,通过块拼接、融合、高程匹配等操作合成三维地形.实验结果表明,该算法能够在真实地形山脉轮廓线的约束下自动化地合成结果可预期的真实感三维地形.     

动态人脸表情合成的模型特征驱动算法综述

分析人脸模型的动态表情合成方法并依据它们内在特点进行分类描述。尽管这个领域已经存在较多文献,但是动态人脸表情合成仍然是非常活跃的研究热点。根据输出类型的不同,分类概览二维图像平面和三维人脸曲面上的合成算法。对于二维图像平面空间合成人脸表情主要有如下几种算法：主动表情轮廓模型驱动的人脸表情合成算法,基于拉普拉斯算子迁移计算的合成方法,使用表情比率图合成框架的表情合成算法,基于面部主特征点offset驱动的人脸表情合成算法,基于通用表情映射函数的表情合成方法和近来基于深度学习的表情合成技术。对于三维空间人脸合成则主要包括：基于物理肌肉模型的合成,基于形变的表情合成,基于三维形状线性回归的表情合成,基于脸部运动图的表情合成和近来基于深度学习的三维人脸表情合成技术。对以上每一种类别讨论它们的方法论以及其主要优缺点。本工作有望帮助未来研究者更好地定位研究方向和技术突破口。     

用fBm法生成山脉地形的真实感图形的方法

介绍了fBm方法的基本原理和特点,给出了在三维空间中用中点偏移法生成山脉地形数据模型的算法,提出了一种基于OpenGL山脉地形真实感显示方法,并通过实例验证其科学性和可行性。     

基于等高线的三角网建模及真实感地形重建

三维地形是自然环境模拟中不可缺少的重要组成部分,具有广泛的应用价值.文中提出了一种基于等高线的三角网建模算法.该算法利用等高线固有的特性及其比邻拓扑关系,将等高线作为特征线并适当增加特征点,改进三角网生长算法,构建带约束条件的狄洛尼三角网.实验采用我国东北某山区的真实等高线数据运用该算法模拟地形.结果表明,该算法具有较高的构网效率,保留了等高线所包含的丰富的地形特征,较好地实现了三维真实感地形重建.     

特征控制下的多样图地形纹理合成算法

针对三维虚拟室外场景的建模与绘制需求,提出一种多样图地形纹理合成算法。以地形数字高程模型数据和样图集为基础,根据用户自定义的纹理合成规则控制地形的高程值和坡度特征,并自动合成地形纹理。实验结果表明,利用该算法合成的纹理能够较好地反映自然界地形的分布情况,增强三维场景绘制的真实感。     

空间超限邻域点云去噪算法的研究与实现

对获取的点云数据进行降噪处理,是曲面重构过程的关键技术之一。充分利用三维空间散乱点的深度信息,重新诠释图像去噪中的＂超限邻域平均法＂,使其对二维图像的运用转换为对三维图形数据点的操作,并结合运用空间解析几何理论,提出一种直接对三维无组织散乱点去噪算法。从试验结果来看,本算法在去除噪声点的同时很好地保留了散乱点模型的细节特征,噪声去除效果理想。     

基于特征草图和分形插值的可控真实感地形合成

三维地形在各种虚拟室外场景设计与制作中有着广泛的应用,为实现地形合成结果的可预测性和可控制性,提出一种基于特征草图绘制和独立山体拼合的真实感地形合成算法。首先在四叉树结构细分下借助改进的分形插值方法生成多个不同形状和地表特征的独立山体;然后,在用户绘制的期望地形特征曲线的控制下将一定数量的独立山体自然拼合生成最终的三维地形模型。实验结果表明,算法不仅能有效控制地形合成结果,同时支持多种类型的真实感虚拟地形的合成。     

人脸特征约束点的三维表情合成*

针对目前很多三维表情合成算法计算量大、方法比较复杂、真实感不强的特点,结合人脸分布特征,提出了一种基于Delaunay三角剖分的三维表情合成新算法。该方法通过对人脸特征点集的快速三角剖分避免了病态三角网格,有效提高了合成后人脸表情的真实度,降低了算法复杂度。大量实际人脸表情合成的实验结果表明,该算法通过少量的特征点生成的三维人脸表情更加真实,可有效快捷地合成各种真实的人脸表情。     

一种基于RMD的可控性真实感山脉的模拟方法

提出了一种利用山脉的少量特征点的三维坐标,采用分形技术快速生成可控性、真实感山脉的方法,并在PC机上用VC＋＋6.0结合OpenGL编程,将生成的山脉数据转化为具有真实感的可视化图形。模拟实验结果表明提出的算法成功解决了传统的基于RMD的山脉生成算法中山脉形状无法控制的问题。     

基于Phong模型的三维地形光照场景仿真

地形是自然界中具有复杂特征的景物之一,三维真实感地形的仿真技术是计算机图形学的重要研究内容.光照模型的选取和实现是三维真实感地形仿真的重要步骤.良好的光照模型还应该能够实现对不同光照场景的模拟.Phong模型能够较好地描述光照信息的各个组成部分同时计算量相对较小.提出了基于Phong模型的光照处理技术,通过调整角度值和光照参数可以在三维地形的显示过程中模拟不同的光照场景,从而实现三维真实感地形的仿真.并给出了具体的实现方法和实验结果.实验结果表明,这种方法能够有效地实现三维地形的光照场景仿真.     

交互式数字地形合成算法

针对当前手工建模费时费力和自动算法难以调整合成结果的问题,提出一种基于示意图的交互式地形合成算法.通过使用用户绘制的示意图来解决地形特征的精确放置问题,并利用控制参数来调整合成地形的细节,在自动化和控制性上达到了较好的平衡.实验结果表明,该算法能快速生成地形,且可以方便地对生成的结果进行调整;即使是缺乏专业建模技能的用户也能使用该算法生成满意的地形,对于地形建模从手工到自动化的转变具有一定的促进意义.     

基于分形法在计算机上仿真自然景观方法研究

自然景观的计算机三维模拟是计算机图形学研究的重要领域之一,分形法是近年来流行的和使用最多的地形生成方法,运用这种方法可以模拟地形、海浪、云彩等自然景观。该文主要描述了基于分形技术的分形布朗运动fBm以及在此基础上提出的随机中点位移法,给出了算法的实现细节和程序实现的细节,并且在Delphi7和OpenGL环境下运用上述方法实现了对山脊和山脉的仿真。试验结果证明应用这种方法生成的山脊及山脉具有较好的真实感,并且算法简单、易于实现、合成速度快,在实际中是切实可行的。     

适用于单目视频的无标记三维人体运动跟踪

在无标记人体运动跟踪过程中,由于被跟踪目标缺乏明显的特征以及背景复杂而使得跟踪到的人体运动姿态与真实值偏差较大,不能进行长序列视频跟踪.针对这一现象,提出一种基于形变外观模板匹配进行单目视频的三维人体运动跟踪算法,其中所用的人体外观模型由三维人体骨骼模型及二维纸板模型组成.首先根据人体骨骼比例约束采用逆运动学计算出关节旋转欧拉角;然后利用正向运动学求得纸板模型中像素在三维空间中的坐标,将这些像素根据摄像机成像模型投影到二维图像中得到形变外观模板;最后采用直方图匹配得到人体运动跟踪结果.实验结果表明,该算法对于一些复杂的长序列人体运动能够得到较为理想的跟踪结果,可应用于人机交互和动画制作等领域.     

基于转台系列照片三维重建算法的研究

如何从真实世界中获取具有真实感的三维场景模型一直是计算机图形学中的一个难点,该文给出了一种从真实世界的照片中重建三维场景模型的算法,算法根据在空间稀疏分布的不同视点处的真实场景照片中物体的轮廓线和颜色的一致性信息来建立三维场景模型的;这种方法是通过对转台上的物体不同位置拍照,来获取系列图片而不是通过机器视觉的两幅图片进行重建;文中方法可用于真实世界复杂形体真实感三维模型的建立,经实验表明该方法是可行的.     

连续断层图像的边缘检测研究

工业CT扫描通常只能得到某一断面上的二维信息,不能得到被检测物的整体描述,技术人员只能根据获得的系列二维图像在人脑中综合复原为三维结构.因而人们希望能得到直观地、精确地展示被检测物体三维空间结构的ICT直观图像,能得到比二维图像更加丰富的信息.因此断层图像的三维重建在工业无损探伤、天体结构的观察及其它更广泛的领域有着极其重要的实用价值和研究意义.本文提出了一种基于边缘检测的按层剥离的算法,此算法是在二维图像上进行,然后再将分割后的序列图像再进行三维重建实现三维物体的按层剥离显示效果.     

无二义性从轮廓线重建三维医学表面的新方法

设计了一种将轮廓线三维建模与多尺度二维图像处理技术相结合的新方法。该方法的核心是边缘距离图算法。该方法对于复杂环境下的重建结果优于传统方法,对于传统方法较难解决的复杂环境下轮廓线对应和分支问题,能较好地解决。并且,当原始切片纵向分辨率较低时,该方法有较高的抵抗插值噪声的能力。     

基于八叉树GIS算法森林建模方法研究

研究森林资源真实形态建模问题.由于森林树数值特征和机体形态千变万化,数学模型很难表达真实性,传统的三维空间数据模型方法难以真实反映森林资源的复杂形态.为解决上述问题,采用了八叉树算法有效解决了森林模型的计算复杂性,同时又提出了多尺度八叉树细分算法,结合地理信息系统(GIS),构建真实三维森林形态模型.根据八叉树细分算法的形态对象,满足了数据多尺度组织和划分的需求,以空间体元建立起了各种树木对象之间的联系,为空间分析和森林资源的可视化提供了数据支持.仿真结果表明提出改进算法算法能准确高效地实现森林图像真实感,并能适合常见复杂条件下三维复杂森林形态模型的构建.     

基于图像三维地形模型的路面裂缝自动检测

针对现有裂缝检测算法的不足,提出一种新的路面裂缝自动检测算法。将二维平面图像映射到三维空间曲面,使得在二维平面中难以描述的裂缝信息在三维曲面中能通过一条狭长的“山谷”来准确地描述。通过分析三维曲面中“山谷”的曲率特征,采用基于微分几何的空间检测算子准确提取曲面中的“山谷”,并映射到二维图像平面中作为裂缝点,成功检测到绝大部分裂缝信息。     

基于单一图像实现城市场景下的建筑三维布局

旅游资源和信息技术的有机结合能够释放巨大的商业潜力，具有重要的社会意义。从一个单一的二维图像的旅游城市场景推断建筑立面的三维布局。与现有的只产生粗方向标签或定性块近似的方法不同，所提出的算法使用三维几何约束相互关联的一组平面定量地重建三维空间中的建筑立面。每个平面的特征是连续的方向矢量和深度分布。通过平面间的相互作用来达到最佳的解决方案，由于该算法几何推理的定量和基于平面的性质，所提出的算法模型比现有的方法更具表现力和更丰富的信息。实验结果表明，本文的方法与采用测量方法实现三维重构方法相比，能够更加逼真的重现三维场景。     

一种新的基于易得图像建筑建模方法研究

为突破单纯运用立体视觉求解算法的诸多限制条件,实现建筑物三维造型的快速便利的建模,该文提出一种新的基于实体特征库的三维真实感建筑造型算法,在以易获得的单幅建筑场景图像作为输入的基础上,系统综合运用建筑场景中各组成实体的造型特征及参考库匹配技术,实现场景的三维造型以及真实感编辑与优化。该文建立实体特征造型库辅助识别二维图像中各个实体部件,并以该实体为造型的构造单元,通过匹配与编辑二维投影图,快速造型复杂和不规则的建筑场景。为解决常见的纹理贴图造型失真问题,优化三维造型的真实感属性,该文设计并实现了三维造型纹理与材质属性的编辑计算方法及实用工具。实验已证明该算法与系统综合体系设计的实用有效性,所研制的系统与优化工具可作为同类型的真实感造型与编辑软件的组件。这项研究成果对于建筑工程CAD与数字城市造型工作,具有重要的实用价值和广阔的应用前景。