拓扑和形状特征相结合的三维模型检索

针对整体相似性检索算法在局部细节特征上的表达能力不足,提出了一种将拓扑和形状特征相结合的三维模型相似性比较方法.首先提取三维模型的骨架,获得模型的整体拓扑特征;然后根据骨架节点将模型分解为多个子部分,并利用球面谐波算法提取每一个子部分的形状特征.模型的匹配分为3步进行:整体骨架的拓扑特征相似性比较,相对应的子部分的局部形状特征相似性比较,模型总的相似性是整体骨架相似性与对应子部分局部形状相似性的加权和.实验结果表明:该方法从整体到局部、由粗到精,综合考虑了拓扑和形状特征,较传统的考虑单一拓扑或形状特征的检索算法有较高的检索精度,同时又支持基于局部特征的相似性检索.     

基于骨架和统计直方图的形状匹配算法

目标的柔性变化和局部遮挡是形状匹配的主要困难,传统的形状匹配算法对这类问题常不能奏效。针对该问题,提出了一种新的接合骨架和统计直方图匹配柔性变化和局部遮挡目标的方法。算法首先提取骨架接合点,根据骨架接合点将目标形状分块;基于每个骨架接合点构造各个子块的不变特征并将其直方图化;再构建了一种新的相似性度量函数;通过对骨架接合点的匹配实现目标形状的匹配。由于算法是提取骨架接合点,较骨架端点提取更稳定,从而能提高匹配精度;此外算法采用分块描述匹配的思想,所以能有效处理局部遮挡和柔性变化。理论分析和实验结果均表明算法是有效的。     

一种基于交互式分割的部分模型检索方法

如何在三维模型库中,从相似或不同种类的模型中得到模型的局部匹配,实现部分模型的检索,已经成为一个具有挑战性的研究工作.目前,基于特征统计的方法虽实现较好的检索结果,但是不满足局部匹配,因而无法实现部分模型的检索;基于骨架提取和Reeb图的方法,虽满足局部的匹配,但是对三维模型的结构要求比较严格.为此,提出基于交互式分割的部分模型检索方法.首先采用交互式的分割方法,得到满足用户需求的部分模型,然后对于部分模型,利用形状分布方法提取部分模型的形状特征,利用PDF-L1标准得到部分模型的匹配度,从而实现部分模型的检索.实验结果表明,可得到较好的检索结果.     

基于增强PyrLK光流法的三维树木骨架重建方法

针对树木骨架重建要求手工交互多、不精确的问题,提出了用增强Pyr LK光流法对树木骨架进行重建,且可以基于多幅图像完全自动化地进行树木建模.首先在传统Pyr LK光流法的基础上加入了特征点的仿射变换和迭代追踪,提出增强Pyr LK光流法,解决了传统Pyr LK光流法不支持特征点旋转和双向匹配验证的问题;其次利用邻域的泛洪和局部点云的拟合进行高速、准确的树木骨架抽取,提出了三维体素泛洪和最小二乘拟合的方法.实验结果表明,文中方法能够快速重建出极具真实感的三维树木骨架模型.     

基于骨架关节点约束的交互式局部变形

利用广义元球变形技术,提出一种基于骨架关节点约束的交互式局部变形方法。该方法提取多边形网格模型的骨架关节点并结合模型骨架图结构确定骨架关节点对应的局部区域,计算三维网格点到骨架节点的欧式距离,将约束区域的最大欧氏距离作为约束半径,得到各骨架节点对应的势函数值,通过控制骨架节点的空间位置给出三角形面片点的新坐标位置。实验结果表明,该方法有效保持多边形网络模型的局部特征,并确保了模型变形的直观性和高效性。     

加权模型下的相似匹配跟踪方法

针对传统跟踪方法易受相似物遮挡而导致丢失目标问题,提出一种加权模型下的相似匹配跟踪方法。首先,将目标区域分割成局部特征块,并为其分配权重,建立带权局部特征块组成的外观模型;然后,利用目标的颜色、位置特征进行相似性匹配,为了避免复杂背景干扰,在匹配前划分前景区域,从而实现较准确跟踪;最后,提出一种遮挡决策模型更新机制,通过对目标发生严重遮挡进行判定,保证模型的匹配鲁棒性。实验结果表明,利用加权模型以及多特征相似匹配,使得该方法能够得到较高的跟踪准确率,平均误差仅为13.21,跟踪重叠率为0.71。     

融合多特征表示和超像素优化的双目立体匹配

针对目前许多局部双目立体匹配方法在缺乏纹理区域、遮挡区域、深度不连续区域匹配精度低的问题,提出了基于多特征表示和超像素优化的立体匹配算法。通过在代价计算步骤中加入边缘信息特征,与图像局部信息代价相融合,增加了在视差计算时边缘区域的辨识度;在代价聚合步骤,基于超像素分割形成的超像素区域,利用米字骨架自适应搜索,得到聚合区域,对初始代价进行聚合;在视差精化步骤利用超像素分割信息,对匹配错误视差进行修正,提高匹配精度。基于Middlebury立体视觉数据集测试平台,与自适应权重AD-Census、FA等方法得出的视差图进行比较,该算法在深度不连续区域和缺乏纹理区域的匹配效果显著改善,提高了立体匹配精度。     

判别外观模型下的寻优匹配跟踪算法*

针对模型匹配跟踪算法易受遮挡、复杂背景等因素影响的问题,提出判别外观模型下的寻优匹配跟踪算法.首先,提取前5帧图像的局部特征块,建立由特征块组成的训练样本集,并利用颜色、纹理特征进行聚类组建判别外观模型.然后,利用双向最优相似匹配方法进行目标检测.为了解决复杂背景干扰,提出前景划分方法约束匹配过程,得到更准确的匹配结果.最后,定期将跟踪结果加入聚类集合以更新外观模型.实验表明,由于利用多帧训练的判别外观模型及双向最优相似匹配方法,算法在局部遮挡、复杂背景等条件下的跟踪准确率较高.     

面向自动扫描的三维形状多层次局部匹配算法

为了让机器人在对未知场景的扫描与重建过程中同时获得对该场景的理解,需要基于目前已有的部分信息进行物体分割与识别,解决基于不完整点云的局部匹配问题.针对已有的局部匹配方法面临着匹配准确度低、计算复杂度高等问题,提出三维形状的多层次局部匹配算法.在粗层次上,通过使用改进的词袋方法进行降维加速;在细层次上,通过精细地筛选三维特征点对之间的对应关系提升精度.首先使用基于深度学习描述子的多尺度SVM方法对数据库中模型上的特征点进行聚类,然后采用基于空间关系的视觉词袋方法在数据库中检索候选模型,最后基于全局和局部等距性对不完整点云与候选模型间的特征点对对应关系进行筛选.文中对于各部分算法分别进行验证,并与相关算法进行对比和评估,实验结果表明,该算法显著提高了局部匹配的准确性,为机器人在线场景扫描、分析、重建等相关工作提供了十分有意义的参考和支持.     

融合形状特征的MRG骨架树三维检索方法

提出一种基于MRG骨架树的三维模型检索方法。根据多分辨率Reeb图(MRG)的原理,提取反映模型拓扑特征的Reeb图骨架并且映射成树形结构,分析了节点的拓扑属性。针对拓扑属性在形状特征上的表达能力不足,在节点相应区域提取离散曲率和面积比例描绘局部的形状特征。有效地结合了模型的拓扑特征和形状特征计算模型的相似度。该方法突出了模型的整体拓扑特征和形状特征,实验结果表明了该方法的高效性和鲁棒性。     

基于三维结构张量的图像模糊度评价方法

根据图像二维结构张量的特性和清晰图像及其模糊副本之间存在较大差异的特点,构造单幅图像的三维结构张量,其特征值大小反映了图像的局部几何结构信息,并与图像的清晰度有关,据此提出基于三维结构张量的图像模糊度评价方法。对输入图像进行不同尺度的低通滤波,得到输入图像的2个副本,并将其分成互不重叠的块。通过计算各块的三维结构张量得到模糊度参数,将各块的模糊度参数和关注度系数加权得到整幅图像的模糊度参数,以模糊度参数的指数函数形式计算图像的模糊度。实验结果表明,该方法计算出的模糊度相对于图像的模糊程度是单调的,具有良好的抗噪性,并且符合人眼视觉系统特性。     

局部几何与全局结构联合感知的三维形状分类方法

针对复杂结构的三维形状分析与识别问题,提出了新颖的图卷积分类方法,建立了局部几何与全局结构联合图卷积学习机制,有效提高了三维形状数据学习的鲁棒性与稳定性。首先,通过最远点采样与最近邻方法构造局部图,并建立动态卷积算子,有效提取局部几何特征;同时,基于特征域采样构造全局的特征谱图,通过卷积算子获得全局结构信息。进而,构建加权的联合图卷积学习网络模型,引入注意力机制,实现自适应的特征融合。最终,在联合优化目标函数约束下,有效提高特征学习的性能。实验结果表明,融合局部几何与全局结构的联合图卷积网络学习机制,有效提高了深度特征的表示能力及区分性,具有更为优秀的识别力和分类性能。提出的研究方法可应用于大规模三维场景识别、三维重建以及数据压缩,在机器人、产品数字化分析、智能导航、虚拟现实等领域具有着重要的工程意义与广泛的应用前景。     

基于结构聚类的图像去噪

为了克服传统BM3D去噪算法的不足,根据图像局部结构相似性提出了基于结构聚类的图像去噪算法。首先根据均值进行粗聚类构成块群;其次利用鲁棒数据归一化构造结构相似子群;最后对子群进行去噪,如果子群容量大于1,运用BM3D对该子群进行去噪处理,反之,运用基于阈值的DCT去噪算法对该块进行去噪。实验结果表明,该算法保护了图像的结构信息,相对于传统BM3D算法提高了图像的视觉效果。     

结合空间结构卷积和注意力机制的三维点云分类网络

目的 三维点云分类作为一项关键任务,在计算机视觉、机器人和自动驾驶等领域有着广泛的应用场景。现有的三维点云分类网络在使用边卷积进行局部特征提取时通常存在输入特征差异性小,空间结构信息提取、融合不充分等问题。针对上述问题,设计了一种结合空间结构卷积和注意力机制的点云分类网络。方法 首先,提出一种空间结构卷积,在边卷积的基础上引入邻接点之间的相对位置信息来降低输入特征相似性,而后从结构和位置两个角度分别进行特征编码,实现更具多样性的局部几何结构捕获。其次,设计了全局特征编码模块,从坐标信息中提炼全局特征信息,同时在网络中融合了注意力机制,用于关联局部和全局特征表示,有效保留了全局特征信息,实现全局特征的适应性调整。最后,将局部几何结构信息和全局位置信息进行有效的融合,获得更具代表性和差异性的特征表征。结果 设计实验在公开数据集ModelNet40上对提出的网络模型的性能进行评估,点云分类总体准确率和平均准确率分别达到93.0%和89.7%,具备良好的分类性能和预测效率。实验结果表明,空间结构卷积的使用有效增加了输入特征的多样性,位置和结构的单独编码有效提高了局部特征的表达能力。同时,提出的注意力加权方式在保留全局特征前提下实现了局部特征和全局特征的关联。结论 提出的网络有较强的细粒度特征提取能力,具有良好的分类性能。     

点云场景下基于结构感知的车辆检测

在自动驾驶领域,计算机对周围环境的感知和理解是必不可少的.其中,相比于二维目标检测,三维点云目标检测可以提供二维目标检测所不具有的物体的三维方位信息,这对于安全自动驾驶是至关重要的.针对三维目标检测中原始输入点云到检测结果之间跨度大的问题,首先,提出了基于结构感知的候选区域生成模块,其中定义了每个点的结构特征,充分利用...     

竹子地下茎-根的计算机仿真

针对竹子地下茎-根的形态特征和生长特点,提出一种基于几何构造模型的竹子地下茎-根三维建模方法。该方法建立竹子地下茎-根的拓扑结构和几何结构,通过“渲染”处理其三维几何结构。结合该技术在Visual C＋＋环境下,通过递归的算法思想和程序编制,建立一个能够较真实地再现竹子地下茎一根动态生长过程的计算机仿真系统。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于3D结构和图像的复杂场景建模绘制

文章讨论了IBP（imagpe-based-rendering)的现状和发展，并在分析IBR方法的基础上提出了一种改进的建模绘制方法——基于3D结构和图像的复杂场建模绘制。即结合3D结构，整体应用三维实体，在某些结构复杂的功节处应用IBR技术，以达到真实绘制。     

A methodology for shape matching of non-rigid structures based on integrated graphical information

Shape matching is a long-studied problem and lies at the core of many applications in statistical shape analysis, virtual reality and human–computer interaction. This paper presents an automatic dense correspondence method to match the mesh vertices of two 3D shapes under near-isometric and non-rigid deformations. The goal is achieved by combining three types of graphic structure information. The method includes three major steps: first, we describe the vertices based on three types of graphical information, Euclidean structure information, Riemannian structure information, and conformal structure information; second, the match between two shapes is formulated as an optimization problem and a novel objective function is proposed; third, we resolve the optimal solution by using the projected descent optimization procedure to solve the objective function. The method is tested on various shape pairs with different poses, surface details, and topological noises. We demonstrate the performance of our approach through an extensive quantitative and qualitative evaluation on several challenging 3D shape matching datasets where we achieve superior performance to existing methods.     

基于GIS的城市地下管线数据结构设计

利用地理信息系统(GIS)结合空间三维理论来管理和研究城市地下管线,是一项颇具实用性的计算机应用技术。文章首先对城市地下管线的数据类型进行了分析,并对三维GIS数据结构作了简要介绍。在此基础上,设计出具有较好通用性的地下管线三维矢量数据结构,该数据结构结构简单,冗余度低,适合于地下管线空间建模和空间分析的要求,最后给出了管线数据的编码方式。