基于GPU的结构光三维测量快速计算方法

针对CCD摄像机高分辨率下CPU进行三维测量计算效率低的问题,提出基于GPU技术的快速计算方法.同时针对三维测量的四个具备并行度的过程,该方法给出了在GPU上可实现的具体算法流程,并根据数据规模及GPU特性,设计了一种新的GPU设备端数据结构组织方式.实验结果表明,该方法有效利用了GPU的大规模并行处理能力,在处理500万像素数据过程中整个测量时间仅需4s左右,计算效率是CPU的160倍.     

共轴法立体视觉三维测量的研究

提出一种新的立体视觉三维测量的双目布局方案——共轴法，推导了共轴情况下空间点和图像投影的对应关系及其外极线方程。与其他双目布局方案相比，具有匹配运算量少、共极性线方程简单等优点。     

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。     

一种新型光纤传像微三维测量系统

根据结构光测量原理，利用光纤传像束所具有的自由度大、能弯曲及易实现长光路等特点，结合数字条纹投影技术和相移法测量技术，提出了一种新型微三维测量系统．因为从投影仪投射出来的光栅条纹是经光纤传像束及其两端的光学系统投射到被测物体上的。所以与其它同类系统相比，该系统降低了对被测物体方位的要求，从而使测量更加方便。拓展了微三维测量系统的适用范围．构建了测量系统，并对不同对象进行了测量，且重构出了被测物的三维形貌，验证了系统的可行性．     

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。     

一种改进的三维块匹配图像去噪算法

目的为了有效消除噪声图像中的椒盐噪声、高斯噪声甚至混合噪声,改进三维块匹配算法,提出一种新的图像去噪算法。方法首先,该算法将含噪声图像用图像块之间的相似性构建三维矩阵。然后,在图像块之间进行硬阈值滤波降低噪声,对图像块集合加权平均重建得到初步估计去噪图像。最后,对初步估计结果图像进行块匹配,在图像块内和图像块之间进行维纳滤波和加权中值滤波,得到最终去噪图像。结果仿真结果表明,该算法对图像采集的常见噪声均表现出理想的去噪效果,PSNR值均大于31 d B。对比维纳滤波、中值滤波、硬阈值小波滤波,文中算法对高斯噪声、椒盐噪声和混合噪声的去噪结果 PSNR值为31.5334~36.6466 d B,均高于其他算法,最高差值达到12.08 d B。结论结合中值滤波和三维块匹配算法的图像去噪算法,能够较好去除噪声图像的多种类型噪声,是一种较为优秀的去噪算法。     

基于深度扫描仪的高辨识度三维人体模型重建方法

3D照相打印馆人像的打印质量取决于3D扫描获得的三维人体模型的辨识度.然而,由于现有3D人体扫描仪价格昂贵、操作复杂等原因,使得3D人像打印成本高、耗时长和打印精度较低.针对这些缺点提出一种基于深度扫描仪重建高辨识度三维人体模型方法.利用多组深度扫描仪分工协作、优势互补,分别获取高辨识度的人体面部五官点云数据,上半身与全身表面轮廓点云数据.然后,通过引入特征点和改进的最近点迭代法将采集到的三组点云数据进行对齐、替换、拼接,将拼接后的无拓扑关系的点云数据进行曲面重构即可获得高辨识度的三维人体模型.该方法的扫描时间较短,以较低的成本构建了具有高辨识度的三维人像模型.     

基于多视图立体视觉的沙堆三维尺寸测量研究

利用从运动中恢复结构方法(SFM),提出了一种基于多视图立体视觉的沙堆三维重建及三维尺寸测量方法。首先根据SFM方法的求解不稳定特点,结合光束平差法对SFM求解过程进行分析及优化;其次针对SFM重建结果为稀疏点云的问题,利用基于面片的稠密重建算法重新生成稠密的三维点云,再利用泊松算法对密集点云进行三维曲面重建;最后获得模型的三维尺寸信息。对某建筑工地的沙堆进行了三维尺寸的测量实验,实验结果验证了该方法的有效及可行性,提高了重建能力及精度,同时考虑了目标实际测量误差与重建误差,能够满足实际智能测量的应用需求。     

3D电影的成像原理简介和声音制作探讨

本文简要介绍了3D电影的发展历史、3D的成像原理和数字3D的实现方法。结合3D电影的译制工作,着重讲述了3D电影的声音制作方法。     

二维建筑结构图的三维模型重建

分析了建筑结构图的工程对象类型和描述方式特征,针对建筑领域的典型实例提出了与机械三维重建不同的建筑工程三维重建方案。该方案按照最常用的结构制图标准,以DXF格式的结构图纸为处理对象,以AutoCAD二次开发为主要技术路线,选择了标准层平面图为主要对象视图。讨论了建筑工程对象的数据结构设计和重建微观策略,并给出重建结果的实例。     

基于单张照片模式的三维图像重建新方法研究

现今的三维重建技术大多要从多幅图像中找到对应特征,进而求解基本矩阵,然而照片越多就意味着要付出更多采集和计算的时间及空间,对减少图像的幅数而实现同样的三维重建效果将具备一定研究价值。利用霍夫线检测、角点检测、边缘检测等算法,提出一种基于单张照片的三维重建新方法,通过霍夫变换在二值图像取线,再利用OpenCV获取方块的角点数等信息,得到图像基本轮廓,最后透视变换得到图像贴图,并利用画坐标的方法模糊定义模型的参数对应于图像参数的关系,从而实现三维重建。该方法被应用于列车车体的三维重构实验中,实验结果证明了该重建方法的可实现性,也揭示了其工程应用价值。     

利用 OpenGL 实现 ICT 断层图像的三维重建

基于ICT断层图像的三维重建是实现实物反求的重要途径之一．本文提出了一种基于Delaunay三角剖分思想的表面重建方法．并采用OpenGL结合VC 6．0来实现ICT图像的三维重建．最后给出了仿真结果与实际实验结果．     

基于相位法的三维面型测量及曲面重建技术

文中采用相位法对三维面型测量和曲面重建技术进行了探讨,实现了三维信息获取和曲面重建的方法。该方法是用非相干光源投射的虚拟光栅和 CCD 摄像机构成的视觉系统对物体进行一次扫描获取物体表面的三维测量数据,这些数据经过处理后转换成*.ibl 文件,借助于 Pro/Engineer 软件重建三维物体表面。该方法快速、简便,适合于实时测量、加工,同时可实现测量、处理、加工的一体化,从而为反求工程的发展提供了一个很好的新方法。最后给出了实验,实验结果证明了方法的可行性和有效性。     

Low-Temperature Resistant Stretchable Micro-Supercapacitor Based on 3D Printed Octet-Truss Design

Recently, stretchable micro-supercapacitors (MSCs) that can be easily integrated into electronic devices have attracted research and industrial attentions. In this work, three-dimensional (3D) stretchable MSCs with an octet-truss electrode (OTE) design have been demonstrated by a rapid digital light processing (DLP) process. The 3D-printed electrode structure is beneficial for electrode-electrolyte interface formation and consequently increases the number of ions adsorbed on the electrode surface. The designed MSCs can achieve a high capacitance as ≈74.76 mF cm⁻³ under 1 mA cm⁻³ at room temperature even under a high mechanical deformation, and can achieve 19.53 mF cm⁻³ under 0.1 mA cm⁻³ at a low temperature (−30 °C). Moreover, finite element analysis (FEA) reveals the OTE structure provides 8 times more contact area per unit volume at the electrode-electrolyte interface compared to the traditional interdigital electrode (IDE). This work combines structural design and 3D printing techniques, which provides new insights into highly stretchable MSCs for next-generation electronic devices.     

用于油库安全监控的立式储罐钢板变形激光测量方法

建造质量或操作不当会导致立式金属储罐发生形变,影响油罐的正常使用和安全运行及容积计量的准确度。应用激光扫描三维建模技术,研究了一种基于点云数据分析的大型立式金属罐变形测量新方法,通过迭代算法计算出每个圈板的几何半径,使用计算得到的几何半径为基础建立立式罐圈板模型的高精度模型。采用壁式移动测量平台进行局部区域形变参数的测量,实现了立式罐圈板整体和局部形变的同步测量。并以一个10104m3立式浮顶罐(直径为79.937m)为试验研究对象,验证了这种方法的有效性。     

基于可变形卷积的双目视觉三维重建

提出一种基于可变形卷积的立体匹配算法来进行双目视觉三维重建。首先,采用二维可变形卷积对输入的左右两幅图像进行特征提取;然后,利用三维可变形卷积,在匹配代价空间中有效地聚合两个图像之间的相关特征;最后,采用3个阶段级联残差学习的方式来降低匹配代价空间的参数计算量,以达到快速匹配的实时要求。根据该算法原理完成了视差深度图的检测,并通过Open3D重建三维物体。实验结果表明:该算法的参数量为0.5×10⁶,运行时间只需0.02s,生成的视差图精度较高,三维重建效果较好。     

基于形态学和Otsu的固体火箭发动机CT缺陷三维分割

为了能够准确判别固体火箭发动机内部缺陷的性质和可能对发动机造成的危害,需要从三维空间的角度来观察分析.在传统的缺陷分析中,主要是通过观察CT的二维切片序列图像以及对二维图像的主观分析去发现缺陷体.为了对缺陷体进行更为准确、立体地分析,提出对固体火箭发动机工业CT三维体数据进行处理.首先,通过结合形态学和Otsu阈值分割方法对缺陷进行分割和提取;然后,重构出缺陷体三维体数据;最后,对体数据进行三维可视化显示.实验结果表明,该方法能有效、准确地分割和提取固体火箭发动机三维CT图像缺陷,具有较强的鲁棒性.     

应用Java3D技术构造网络虚拟现实环境的方法

Java3D是Java语言在三维领域扩展的一组API,可用于快速构建虚拟现实环境.通过比较两种创建虚拟现实环境的方法,提出一种利用Java3D技术创建虚拟现实环境的方法.着重介绍了利用Java3D构建虚拟现实环境的几个关键技术和具体实现方法,并实现了一个原型系统,同时给出了系统结构和功能.用户可以利用该系统非编程快速搭建所需的三维场景,并且能实现人与场景的交互.     

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。     

平面参数空间的实时三维点云配准方法

针对具有多平面结构的室内环境的三维定位和环境建模,提出了一种在平面参数空间进行配准的实时三维点云配准方法。该方法首先使用一种改进的三维霍夫变换算法快速提取点云中的平面特征,然后使用迭代算法在平面的参数空间中寻找最近平面,最后使用这些平面的对应关系来估计两帧点云之间的位姿变换关系。在一个实验室场景中进行的对比实验表明,该算法能够达到与传统迭代最近点(ICP)算法相似的精度,而且速度大大提升。在仅使用普通笔记本CPU的情况下即可实现实时的点云拼接。