基于共面二点一线特征的单目视觉定位

研究了根据点、线混合特征进行单目视觉定位问题,在给定物体坐标系中共面的两个特征点和一条特征直线的条件下,根据它们在像平面上的对应计算相机与物体之间的位姿参数。根据三个特征之间的几何位置关系,分两种情况给出问题求解的具体过程,最终将问题转换成求解一个二次方程问题,真实的工件定位实验验证了方法的有效性。该结果为应用单目视觉进行工件定位提供了一种新方法。     

一种改进的SIFT特征匹配算法

针对尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配算法存在计算量大、复杂度高的问题,提出一种基于图像Radon变换的改进SIFT特征匹配算法。改进算法在图像的SIFT特征点采样区域内作d条不同方向的直线,以d条直线上的图像Radon变换作为SIFT特征向量描述符,降低SIFT特征向量的维数,从而提高特征匹配效率。实验结果表明,改进算法具有较高的匹配精度和较少的匹配时间,适用于虚拟场景漫游或目标识别等实时性要求较高的系统。     

基于联合特征匹配的多视角三维重建方法

本研究提出了一种基于角点与直线联合特征的三阶段匹配算法,依次经过相关匹配、松弛迭代匹配和最小平方中值法匹配三个步骤,并与此同时加入限定图像匹配区域、添加手工匹配点对以及局部直线匹配三个人机交互环节,将局部坐标系中得到的数据点进行三维数据融合到一个坐标系中,能较好解决视差不连续区域和遮挡区域的误匹配问题.实验证明该算法具有良好的运行效率和稳定性,能够对非平面物体进行精确三维重建并实现多视角显示.     

基于几何特征的曲面物体识别

基于几何特征的曲面物体识别方法是通过从景物深度图象上提取景物表面的高斯曲率和平均曲率、曲率直方图,曲率的熵等几何信息,将景物用一个属性关系图ＡＲＧ来表示,并与模型库中的模型ＡＲＧ图进行优化匹配,从而来识别曲面景物。该方法主要是针对机器零部件等人造曲面物体的识别问题而设计的,其曲面几何特征的描述方法对二阶曲面比较有效,实验表明,应用该方法可成功地从深度图象中识别机器零部件等曲面物体,且有较好的识别结     

室外场景CSIFT的关键点检测和特征匹配

在目标的识别和匹配中,SIFT已经被证明是鲁棒性最好的局部不变特征描述符.虽然它能够对各种几何变化保持不变性,但却忽略了目标的颜色信息,限制了它的性能.提出一种改进的彩色的尺度不变特征变换(CSIFT)方法,结合目标的颜色特征与几何特征,针对室外场景的特点,简化了颜色不变量形式,实现了室外场景中目标的关键点检测和特征匹配.实验结果表明,CSIFT方法比经典的SIFT能更好地适用于室外场景中的关键点检测和特征匹配.     

基于三角剖分和纹理映射的物体表面重建算法

提出一种简便的物体表面重建算法,该算法用立体匹配获得的物体表面三维特征点和原匹配图像来重建物体的真实表面,主要步骤是:将物体表面三维特征点集映射到某个平面上,在此平面上完成三角剖分,将剖分的结果映射回物体表面,用空间三角片来表示物体的几何模型,最后在OpenGL环境下将物体原匹配图像贴到几何模型上,这样就真实地重建了物体表面.最后给出了重建物体真实表面的所需条件.     

基于形态图表示的三维物体识别算法

基于形态图表示的三维物体识别的基本思路是：首先建立待识别物体的模型库，找出模型集中所有模型物体的形态图和特征视图，并提取以它们的拓扑结构信息和几何信息；其次对物体真实图像作轮廓提取和0边界跟踪，得到二维图像的线架图，同时提取出它的拓扑结构信息和几何信息；最后将物体图像的拓扑结构信息和几何信息与模型库中模型物体的拓扑结构信息和几何信息匹配，从而达到识别的目的。文中提出了在生成线图链码时提取其拓扑结构信息和几何信息的方法，由拓扑结构信息和几何信息构造特征矩阵的方法，以及识别过程中特征矩阵的匹配算法。     

基于形态和约束结构的几何哈希法

几何哈希法,作为一种有效的模型搜索算法,在物体识别中有着重要的应用。现有的几何哈希法仅适合于仿射变换下的二维景物识别,论文提出了适合透视投影变换下三维物体识别的几何哈希方法。该方法利用物体的三维形态和物体中具有射影不变量的几何约束结构来构造哈希表。一方面,几何约束结构提供了物体模型的索引功能;另一方面,物体的三维形态提供了物体成像位姿的有关信息,使后续的匹配验证得以简化。实验中使用人造物体对该方法进行了验证,实验表明该方法正确有效。     

结合三维几何形状信息和二维纹理的3D目标匹配

为了实现场景中三维目标与模型之间的匹配,提出了一种结合三维几何形状信息和二维纹理的三维目标匹配方法。首先提取场景中深度图像的尺度不变特征变换(SIFT)特征,用SIFT算法与三维模型重建时所用到的一系列2.5维深度图像进行一一匹配,找到与场景中目标姿态最为相似的深度图像,提取此深度图像的三维几何形状特征与模型进行匹配,实现模型的初始化,即将模型重置到与场景目标相接近的姿态。最后用融合二维纹理信息的迭代就近点（ICP）算法实现场景中目标与模型之间的匹配,从而得到场景中三维目标的准确姿态。实验结果验证了方法的可行性与精确性。     

基于灭点的单幅图像建模

针对人造物体场景的特点，用人机交互的方法标出物体的平行线和特征点，利用灭点计算出相机的内部参数，进一步计算出旋转矩阵。再根据物体的几何约束关系，得到平移向量和物体模型的空间信息。然后从图像中提取纹理，经过变换后，映射到模型上去，使之具有相片般的真实感，并能够进行实时漫游。     

一种不同坐标系之间的变换矩阵的转换方法

在三维图形的研究和开发过程中,由于不同三维图形系统所使用的坐标系不统一,造成了在一个坐标系中的模型不能直接引入到别的坐标系中,针对野战战术三维环境原型系统ＢＩＴ－ＶＢＦＳ的开发过程中所遇到的将模型从右手坐标移植到左手坐标系的问题,提出了一种在不同三维坐标系之间寻找对应的变换矩阵的一般性方法,这种方法得到的是对于变换的转换矩阵,所以在对模型进行实际的转换时并没有增加计算的复杂度。     

基于双灭点的图像透视变换方法

对监控场景中目标的精确定位,需要进行图像坐标系与世界坐标系之间的转换。而在实际应用中,由于安装因素等原因,难以获取摄像机的图像坐标系与世界坐标系之间转换的参数。提出一种基于双灭点的图像透视校正方法。通过分析世界坐标系中4个控制点在图像坐标系中的位置关系,实现透视投影下图像坐标系与世界坐标系之间的转换。实验结果证明该方法简便实用。     

《OpenGL三维图形程序设计》系列讲座 第五讲 曲线和曲面(下)

《ＯｐｅｎＧＬ三维图形程序设计》系列讲座第五讲曲线和曲面（下）３ＯｐｅｎＧＬ中的曲面３．１二维算子一个Ｂｅｚｉｅｒ曲面是一个二元向量值函数Ｓ（ｕ，ｖ）＝［Ｘ（ｕ，ｖ），Ｙ（ｕ，ｖ），Ｚ（ｕ，ｖ）］这里ｕ和ｖ都可以在其定义域内变化。在二维情况下，除了所...     

基于凸型模板的目标形态图像识别算法

针对视频图像中目标形态的检测识别问题,提出了一种基于凸型模板修正算法对条形目标的检测、识别和定位技术。通过分析凸型模板识别条形目标的基本原理,提出引入倾斜角度因子的凸型模板改进算法,提高了条形目标识别的准确度,并以单人个体作为研究对象进行实验,结果表明这种方法运算复杂度低,对条形目标的识别率高,跟踪特性良好。     

Moments of superellipsoids and their application to range image registration

Cartesian moments are frequently used global geometrical features in computer vision for object pose estimation and recognition. We derive a closed form expression for 3-D Cartesian moment of order p+q+r of a superellipsoid in its canonical coordinate system. We also show how 3-D Cartesian moment of a globally deformed superellipsoid in general position and orientation can be computed as a linear combination of 3-D Cartesian moments of the corresponding nondeformed superellipsoid in canonical coordinate system. Additionally, moments of objects that are compositions of superellipsoids can be computed as simple sums of moments of individual parts. To demonstrate practical application of the derived results we register pairs of range images based on moments of recovered compositions of superellipsoids. We use a standard technique to find centers of gravity and principal axes in pairs of range images while third-order moments are used to resolve the four-way ambiguity. Experimental results show expected improvement of recovered rigid transformation based on moments of recovered superellipsoids as compared to the registration based on moments of raw range image data. Besides object pose estimation the presented results can be directly used for object recognition with moments and/or moment invariants as object features.     

一种基于补偿法则的矩的快速算法

由于不变矩对图像的平移放大旋转的不敏感性，因此在模式识别、图像分类、场景匹配等图像处理和分析领域获得越来越广泛的应用．但是，求矩运算过程复杂、计算量大、使它的应用受到限制．基于Delta方法，提出了一种新的基于补偿法则的矩的快速算法．对任意二值图像分解为多条线段，图像的矩就等于所有线段的矩的和．对每一线段，将其左方(或上方)填满．每一线段的矩就等于填充后的线段的矩减去填充线段的矩．这样做的好处在于：一幅图像所有可能横(竖)线段的数目由N^2减少为N．引入一组N大小的数组，将求矩过程中大量重复计算的数据一次计算后存人数组，需要时查数组即得．从而极大地减少了计算量．由于填充后线段规格一致，便于用统一的公式计算且有利于编程．和已有的某些算法仅适用于无凹图像和矩计算结果是近似的相比，该算法计算结果准确，适用于任意复杂的二值图像．列出了已有矩算法运算量的评估，比较而言，所讨论的算法的计算量和用时都优于其他算法．     

采用瞳孔位置实现情感识别的方案

目前多种眼部信息被用于情感识别,针对一般眼部信息如注视时间、瞳孔直径、扫视时间等数据需要使用专业的眼动仪采集这一问题,提出了一种基于瞳孔位置的情感识别方案.该方案采用基于梯度的瞳孔定位算法,直接从面部视频中获取瞳孔位置坐标数据.对于预处理后的数据,又提出了综合波形复杂度作为特征值,通过对瞳孔位置坐标波形进行分段,求取所有分段之间的相关性系数绝对值之和,从而得到波形的综合复杂度.实验结果表明,瞳孔位置坐标可以用来进行情感识别,且对于瞳孔位置坐标波形,综合波形复杂度特征值情感识别的效果优于样本熵和Lemple-Ziv复杂度.今后可将瞳孔位置坐标与其他生理信号进行多模态融合,提高情感识别准确率.     

Recognizing solid objects by alignment with an image

In this paper we consider the problem of recognizing solid objects from a single two-dimensional image of a three-dimensional scene. We develop a new method for computing a transformation from a three-dimensional model coordinate frame to the two-dimensional image coordinate frame, using three pairs of model and image points. We show that this transformation always exists for three noncollinear points, and is unique up to a reflective ambiguity. The solution method is closed-form and only involves second-order equations. We have implemented a recognition system that uses this transformation method to determine possible alignments of a model with an image. Each of these hypothesized matches is verified by comparing the entire edge contours of the aligned object with the image edges. Using the entire edge contours for verification, rather than a few local feature points, reduces the chance of finding false matches. The system has been tested on partly occluded objects in highly cluttered scenes.     

基于局部坐标系和哈希技术的空间曲线匹配算法

针对三维物体识别领域中的问题,提出了一种基于局部坐标系和哈希技术的空间曲线匹配算法,该方法通过提取一条曲线的恒定特征点,构造局部坐标系;然后再计算局部坐标系中的相似不变量,构造哈希表;采哈希技术对这些不变量进行比较,达到匹配曲线的目的。此算法应用于计算机辅助文物复原系统中,经实验表明,给所方法具有运行稳定,高效和适用性强等优点。