采用标记拼接的相位测量轮廓术

提出一种采用标记拼接的新的光学三维传感方法。在采用结构照明的光学三维传感中,阴影及条纹错位关系到被测量物体三维面形重建的质量。在处理阴影时,传统方法是采用插值方法,在处理条纹错位时,通常采用增大条纹周期或采用几组条纹周期不同的光波进行投影,这样通常降低了测量精度。为了提高测量精度,本文提出一种在同一参考面内,采用单组相移正弦条纹进行投影,通过旋转被测物体,并对旋转前后两次重建物体在信息可靠区域内进行标记拼接,恢复物体表面完整三维信息的方法。实验证实了此方法的有效性及实用性。     

由序列图像进行三维测量的新方法

目前的三维测量方法都需要专门的测量设备且存在着种种限制,为此提出了一种基于图像序列进行三维测量的新方法。将由数码相机围绕被测物体拍摄的多幅图像导入计算机,利用图像处理知识得到特征的二维信息;采用计算机视觉方法,对特征从射影空间到欧式空间分层逐步重建即可完成三维测量。设计一套特征标志组合,作为辅助测量工具避免了特征匹配难题。确立了一套图像分割与识别策略获得特征标志二维信息,识别率可达到95%以上。采用基于模约束的摄像机分层自标定方法得到特征在欧式空间下的三维信息,并通过多种优化方法减少误差的影响。该方法在硬件上实现简单,对测量条件要求不高。实际试验表明,相对误差可达到1.48%,重投影误差为0.3864像素。     

利用图像拼接实现微结构的大视场测量

为实现基于图像的飞秒激光烧蚀硅晶片光斑阵列的完整测量,对采集的多幅光斑阵列图像拼接,得到完整的飞秒激光烧蚀光斑阵列图像。首先,对飞秒激光烧蚀光斑图像进行增强处理,对光斑进行方形拟合提取中心点,获取每两个中心点间的像素值,运用线纹对微视觉测量系统标定,获得像素尺寸与几何尺寸之间的比例系数,根据比例系数对像素尺寸与几何尺寸进行换算,得到对光斑阵列的视觉测量值;最后,用拼接后的光斑阵列进行图像测量,得到测量尺寸与实际尺寸间的误差平均值为3.00%。经实验验证,利用图像拼接对微视觉系统大视场微结构进行图像测量是可行的。     

基于柔性控制点的三维数据拼接方法

针对大型零件全局测量中的数据拼接问题,提出一种基于柔性控制点的三维数据拼接方法。本文详细介绍了基于机器视觉的阶梯式三维数据拼接原理及实验测量过程,通过投影柔性控制点的方式避免了粘贴标志点的繁琐过程,提高了测量效率。同时采用标准尺和壁板对本文提出的方法进行了验证,实验结果表明该方法有效能够满足大型零件的现场测量要求。     

机器视觉检测图像拼接融合技术研究进展

机器视觉检测任务通常需通过图像拼接获取高质量、宽视野的被检对象,图像拼接融合是实现机器视觉图像拼接的关键步骤,该文系统评述常见机器视觉检测图像拼接融合技术,包括基于平滑过渡的机器视觉图像拼接融合技术、基于缝合主线的机器视觉图像拼接融合技术以及基于深度学习的机器视觉图像拼接融合技术等,阐述各技术方法的主要数学模型、工作机理以及性能特点,以及总结当前图像拼接融合技术先进方法与图像拼接配准技术值得关注的方向。     

光笔视觉三维测量中光斑图像点立体匹配方法

针对光笔视觉三维测量中左右两幅图像中光斑图像点的立体匹配难题,引入SoftPosit 算法将其转换为二维像点与三维物点对应关系未知情况下的位姿参数估计问题.通过将对应匹配和位姿估计融合在一起,进行捆绑迭代寻优,分别完成左右两幅图像中光斑图像点与空间光笔光斑的对应匹配,从而实现了左右两幅图像中对应光斑图像点的立体匹配.该方法基于模型,与空间点分布模式、点的数量及图像灰度无关,实验结果表明该方法切实可行,也可用于特征点的识别.     

基于图像拼接方法的计量过程数字化记录

针对单幅CCD相机所获指针式表盘图像存在的视角误差问题,提出了基于SIFT(尺度不变特征变换)的图像拼接方法,将分别准确获取的标准器与被检器示值图像进行无缝拼接,并通过实验验证了方法的有效性和可行性。     

一种全景图像拼接算法的实现

图像拼接在制作全景图的过程中具有重要作用。对多幅图像进行特定模式投影后,用约束的相位相关度法求取水平垂直偏移量,然后寻找最佳缝合线,实现图像拼接,最后采用多分辨率算法对全图进行拼接处理去除曝光差异和鬼影。整个过程用VisualC 加以实现,实验结果验证了算法的有效性。     

发动机孔探图像三维测量与立体重建的实现

作为一种新兴的可视探测技术，孔探成像分析在现代发动机故障诊断中一直发挥着重要的作用。研制和开发基于孔探图像的三维测量与立体重建系统对提高故障诊断水平和预测准确度，降低工作中的人力物力投入，节约维护成本都有着重要的现实意义。本文以整体系统的构架为线索，阐述了系统的图像采集，摄像机标定，图像预处理，立体匹配，3D计算以及深度重建等功能模块的研制思路和基本算法，并给出部分研制结果。本系统的开发为基于也探图像的发动机故障监测与诊断系统的奠定了重要的基础。     

采用标记条纹跟踪的冲击过程三维轮廓术

针对在冲击、爆轰等快变化过程的三维轮廓术中,CCD拍摄速度低于物体的运动速度而导致对动态条纹的时间采样不足和物体表面发生破裂而分成数块的动态过程,提出一种采用标记条纹进行跟踪的动态过程三维轮廓术.以傅里叶变换轮廓术为基础,通过采用标记条纹进行跟踪锁定变形条纹中同级次条纹的变化以及Gerchberg迭代算法在破裂区域迭代生成伪条纹,对破裂表面分块进行处理,有效地解决了在快变化动态过程的三维重建中因时间采样不足和条纹断裂对三维相位场的展开所带来的问题,获得了物体正确的面形分布.实验证实了此种方法的正确性.     

3D imaging for bite mark analysis

Abstract

This work describes the investigation into a new 3D capture method for acquisition and subsequent forensic analysis of bite mark injuries on human skin. When documenting bite marks with standard 2D cameras, errors in photographic technique can occur if best practice is not followed. Subsequent forensic analysis of the mark is problematic when a 3D structure is recorded in a 2D space. A 3D image capture and processing system might avoid the problems resulting from the 2D reduction process, simplifying the guidelines and reducing errors. This paper reviews current 2D and three 3D capture methods and proposes a series of benchmarks for system assessment. This is followed by a series of performance evaluations of the existing current 2D and two 3D methods. Further proposed solutions include the design of a system specification for the practical reproducible acquisition of bite mark injuries and a review of the validation process for forensic evidence presented to the courts. The result of this work is that a 3D system is required to produce the correct 3D data of a bite mark and suspect dentition for forensic analysis. Such a system should be practical and consistent if it is to replace the current de facto 2D systems. The MAVIS hardware, for example, can be considered a practical and consistent solution for producing the required 3D image of a bite mark for analysis; however, the MAVIS hardware cannot produce a satisfactory 3D image of a dental cast. At present, a laser scanner is required to produce satisfactory results of a dental cast. Angular distortion and errors created by the user in 2D image capture can hinder the digital measurement process. 3D capture therefore introduces less operator error in the form of angular distortion.     

An effective 3D meshing approach for fractured rocks

An effective mesh generation algorithm is proposed to construct mesh representations for arbitrary fractures in 3D rock masses. With the development of advanced imaging techniques, fractures in a rock mass can be clearly captured by a high‐resolution 3D digital image but with a huge data set. To reduce the data size, corresponding mesh substitutes are required in both visualization and numerical analysis. Fractures in rocks are naturally complicated. They may meet at arbitrary angles at junctions, which could derive topological defects, geometric errors or local connectivity flaws on mesh models. A junction weight is proposed and applied to distinguish fracture junctions from surfaces by an adequate threshold. We take account of fracture junctions and generate an initial surface mesh by a simplified centroidal Voronoi diagram. To further repair the initial mesh, an innovative umbrella operation is designed and adopted to correct mesh topology structures and preserve junction geometry features. Constrained with the aforementioned surface mesh of fracture, a tetrahedral mesh is generated and substituted for the 3D image model to be involved in future numerical analysis. Finally, we take two fractured rock samples as application examples to demonstrate the usefulness and capability of the proposed meshing approach. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于图像处理的外螺纹三维模型重构

提出了一种基于多角度序列图像特征实现外螺纹的三维模型重建的方法。首先在旋转平台上采集多角度序列螺纹件图像,然后对每帧图像进行特征点提取,将序列图像的特征点进行三维变换和插值,最终生成三维模型。实验结果表明,此算法能精确高精度地实现外螺纹三维模型重构。     

一种基于传像束的新型微三维形貌测量系统

文章根据结构光的测量原理提出了一种基于传像束的微三维形貌检测系统。充分利用传像束自由度大、能弯曲、易实现长度超过1m的光路等优点，在投射结构光条纹及摄取变形条纹图像时用它来代替传统的光学系统，从而使该系统比一般的微三维形貌测量系统多了内腔测量和远距离测量的功能。文中给出了实验结果，该系统的可行性得到了验证。     

Contemporary technologies for 3D digitization of Maori and Pacific Island artifacts

Three‐dimensional (3D) digitization is a key aspect in the preservation and exhibition of museum artifacts. The objective of this article is to investigate contemporary technologies for creating accurate 3D digital models of artifacts from the Maori and Pacific heritage and to establish a generic digitization methodology so that the 3D models can be archived and exhibited both over the internet and within museum displays. This process involves procedures for selecting artifacts that are suitable for laser scanning and then setting up the artifact for scanning. This is followed by the actual scanning and postprocessing stages. To achieve this, the Polhemus FastSCAN laser scanner has been used to collect raw point cloud surface data from artifacts of various sizes, shapes, textures, colors, and materials. The article explains the generic steps developed for postprocessing of raw scan data in the form of a cloud of geometric data points to a completely rendered 3D model with colors mapped on to the model. These generic steps involve removal of background noise, enhancement of texture, filling of holes, merging of separate scans, and color mapping. The results from the scanning and postprocessing of a wahaika, (a Maori club‐like weapon) and a Polynesian stone pounder reveal that it is important to use a scanner that is flexible enough to capture all the surface information irrespective of the artifact's geometry, and one with the capability of capturing color information with high accuracy. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Int J Imaging Syst Technol, 19, 244–259, 2009     

三维表面粗糙度参数的矩表征

以分形几何理论为基础,利用轮廓谱矩和表面谱矩对三维表面粗糙度评定参数进行了分形表征;并且从理论上提出了一些新的三维评定参数,如均一性、等方性等;最后还进行了实验验证。     

基于镜像法提取多层介质中3D电容参数的研究

提出了一种适用于任意多层电介质分层结构中的3D互连电容参数提取的新方法--反射镜像法.该方法无需对格林函数进行推导,而是根据自由电荷反射原理计算反射镜像的位置和镜像电荷系数从而获得各级镜像分布,继而计算任意多层电介质环境下的3D电容,包括底层或顶层介质接地情况下的3D电容.该方法可克服级数形式的格林函数因受限于电介质分层数目而难以适应大规模集成电路中复杂多变电介质环境下的3D电容参数提取问题.通过对导体面元建立层次式数据结构,这一方法可以利用层次式算法(hierarchical method)实现计算加速.实验证明,该方法能在保证可靠精度的情况下达到迅速收敛,与层次式加速算法结合后,计算效率可达到FastCap法的数倍.     

三维成像声呐图像重建研究

针对成像声呐领域中水下目标探测、识别等问题,基于三维探测声呐2304通道波束形成数据,研究三维成像声呐可视化方法,仿真了三维点云重构算法,并根据实际应用需求,在设备实现中改进了算法,使其在实际环境中可动态调节阈值,优化成像效果。水池、湖试实验表明:以该可视化方法为基础的三维探测声呐可正确显示目标位置、形态;且在混响环境中对复杂探测目标有良好的重构效果;同时通过与二维声呐图像对比,进一步验证了该三维声呐在轮廓识别方面的优越性。     

利用菲涅尔波带法计算三维全息

根据全息理论,从点光源菲涅尔全息图的计算出发,提出一种利用主菲涅尔波带计算三维物体菲涅尔全息图的方法。通过读取 3DS 文件直接获得三维物体表面各点的空间位置信息,模仿物理全息计算出点的菲涅尔图,将组成三维物体的各点的菲涅尔波带叠加从而获得三维物体的全息图。该方法区别于用菲涅尔衍射公式的传统全息计算,用加法运算代替指数、乘除运算,从而大大加快了计算输出全息图的速度,且具有信息连续、无冗余信息等特点。实验对由 1060 个采样点组成的物体进行全息计算,生成一幅 1024×768 的全息图,所需时间为 83s。