基于形变模型的3D表面自适应重建

结合形变模型和ＡＣＤ方法提出了基于变形模型的３Ｄ表面自适应重建方法。同时引入了与图象统计特性有关的外力,使得表面重建结果与模型的初始位置无关,利用ＡＣＤ方法使模型自适应地改变其拓扑结构;为了提高表面重建的程度和鲁棒性,提出了多尺度重建算法,该方法适用于形状、结构复杂的物体重建,实验结果证明了该方法的有效性。     

基于生物组织表面特性的体绘制光照模型

传统的光照模型侧重于模拟光能在微面元上的分布,它将表面反射分为镜面反射和漫反射,并采用表面法向与入射光夹角的余弦来模拟漫反射。由于生物组织表面富含水份,因此具有确定性介质和随机介质的双重特性。从物组织表面的漫反射光,就是由于光线射入介质表面产在介质内部被散射,而后射出表面的光能。因此,淡了逼真地表面生物组织的表面特性,必须同时考虑生物介质的表面反射和介质内部体散射双重特性。文中根据生物组织的特点,     

基于水平集模型的3D表面重建

综合模糊技术和水平集方法,提出了基于水平集模型的3D表面重建的方法,为了使重建结果不受噪声影响且与模型初始位置无关,在模糊分割的基础上,引入了模糊外力,在该外力作用下模型能逼近任意复杂的物体表面;利用水平集方法使模型能重建任意拓扑结构的重杂物体,实验结果表明该方法的有效性。     

纹理物体表面反射参数的恢复

物体表面反射参数的恢复是新兴的逆向绘制技术的核心问题，提出一种恢复物体表面BRDF模型参数的方法，假定物体表面的BRDF模型可以近似分解为漫射纹理和整体不变的镜面反射分量，则每一点的反射参数可以用Phong模型来近似计算，首先选取物体表面的一片区域，利用该区域在不同视点光照条件下采样的几幅图像，计算得到该区域的平均镜面反射分量，作为整个物体表面的镜面反射分量，然后据此从物体表面各点的采样中分离出漫射分量，计算各点的漫反射参数，得到近似的BRDF模型，实验数据表明算法是有效的。     

基于SFS方法的三维表面重建算法研究

SFS(由明暗恢复形状)方法研究是计算机三维视觉研究领域中的一个重要分支.以朗伯体光照漫反射模型为基础,对物体表面图像明暗恢复其表面高度和梯度的抽象模型进行分析,研究基于朗伯体定律求解受光点梯度的算法及SFS方法的实现原理.     

基于图像的光照模型研究综述

从传统图形学的绘制技术与基于图像的绘制技术相结合的角度出发,以全光函数这个基于图像的绘制技术的理论基础为核心,概括性地提出基于图像的光照研究的基本任务实际上是对全光函数的采样、重建、合成和重采样的过程,并进一步地指出,基于图像的光照研究的重要意义在于扩展了原有基于图像的绘制技术中只能改变视点位置和视线方向的限制,使之可以通过改变场景本身的组成成分产生出更加丰富的光照效果。同时,该文综述性地分析了近期内有关基于图像的光照问题的部分研究工作,并从如何改变场景光照条件的角度出发,按照所使用的光照模型的不同,将这些方法分成三大类,即利用传统光照模型的方法、利用基于图像的光照模型的方法以及无需光照模型的方法。并从这个分类框架出发,进一步分析指出,利用基于图像的光照模型的方法将是未来研究的重点,并沿着这一方向尝试性地提出了一种新的模型。     

一种基于低维线性子空间的球谐光照算法

对虚拟图像场景绘制算法进行研究，提出了一种基于低维线性子空间的球面谐波光照表示算法。从物体模型得到子空间，并抽取其中的低维线性空间，利用球面谐波函数将朗伯反射作为一个卷积处理，来近似表示朗伯反射，同时添加了漫反射阴影交互转移。实验结果表明该算法逼近程度好，绘制质量高，具有一定的实用价值。     

基于图像分解的光照估计算法

增强现实技术的目的在于将计算机生成的虚拟物体叠加到真实场景中.实现良好的虚实融合需要对场景光照进行估算,针对高光场景,利用场景中的不同反射光信息对场景进行有效的光照估计,首先通过基于像素聚类方法的图像分解对图像进行反射光的分解,得到漫反射图和镜面反射图,对漫反射图进行进一步的本征图像分解,得到反照率图和阴影图;之后结合...     

一种基于会聚式体视模型的三维表面重建方法

本文在推导并简化会聚式体视模型视差公式的基础上,基于充分的生理依据,选取多尺度高斯微分滤波器滤波向量为匹配元,采用随机松弛方法的思想,设计了一个分层优化三维重建算法。算法利用双向匹配发现存在不利因素区域,随后对目标函数各项合理加权,从而改善了在该区域的重建效果。该算法能有效地直接产生密集的视差场,经实验验取得了良好的效果。     

一种真实物体表面反射属性采集与建模方法

为了快速获取物体表面反射属性数据和三维几何数据,研制了一套包括相机、光源、三维扫描仪、控制系统等的物体表面反射属性数据采集系统,在此基础上,提出一种单材质物体表面反射属性建模方法.该方法根据物体反射特性对漫反射与镜面反射分别建模,能够逼真地构造出物体表面反射属性模型,并且保证了参数求解的稳定性.最后设计并实现了反射属性模型编辑工具.实验结果表明,利用该编辑工具可以实时、可视地调整模型参数,从而满足用户对反射属性模型编辑的需求.     

路径追踪中出射光线方向的快速采样方法

目的 基于双向反射分布函数的重要性采样方法在渲染物体材质表面时有极佳的拟真度,但采样方式存在复杂和高硬件存储开销的问题。针对上述问题,提出了一种基于权重生成和向量线性插值的采样方法用于解决该问题。方法 在对出射光线方向进行计算时,通过给定的入射光方向、法线方向与物体表面材质光滑度参数,首先计算镜面反射光线方向,再结合余弦与指数函数二者的函数特性生成具有一定分布特征的权重值,并将镜面反射方向与随机生成的漫反射方向进行线性插值,其插值权重即为上述生成的权重值,最后规范化得到具有一定分布特征的新的出射方向。结果 本文基于该快速采样方法,给出了路径追踪渲染算法的一套完整实现,并利用本文算法,从常见各类物体表面中抽取9种进行渲染,将所得实验结果与通过原始双向反射分布函数采样算法所渲染得到的实际结果进行比较,发现利用快速采样算法后渲染速度可提升1.521.99倍,且由于近似所造成的相对误差可控制在8%以内,并将原本用于描述物体表面的34 MB数据量降为仅几个浮点数的数据量,可知上述采样方法既具有极低硬件存储开销的特点,其渲染的图片又能保有较高的拟真度。随着光滑度参数的连续变化,可使得被渲染的物体表面由理想漫反射到理想镜面反射之间均匀过渡,从而统一了漫反射、高光反射与镜面反射三者的采样形式。结论 本文使用简化的出射光方向采样算法替代传统BRDF重要性采样算法,并配套给出基于新采样算法实现的一套完整的路径追踪渲染方法,使得在不失真实度的情况下使得计算机在模拟漫反射、高光反射与镜面反射的形式得以简化与统一。本文方法亦可作为现有诸多采样方法的替代方案,其极低的存储开销优势可用于渲染含有大量不同材质的复杂场景;在渲染一般的粗糙表面、瓷器以及金属等常见各向同性材质时也有较佳的表现力。上述的完整实现方式可以在需要的时候对静态场景做不失真实度的快速渲染。     

不透明材质反射属性采集及建模技术综述

在计算机图形学和计算机视觉领域,材质反射属性模型能够展现真实世界中材质复杂、丰富的光学现象,但反射属性数据具有高维度且材质反射现象复杂多变的特性,因此其采集和建模技术一直是研究的热点及难点.文中介绍了近年来国内外对不透明材质反射现象的采集及建模技术方向取得的最新研究进展,并给出了分析和总结.最后对该领域研究存在的挑战和未来发展趋势提出了一些看法.     

用计算机图象处理技术重建三维金属断口

本文利用图象处理技术提出了一种简单、实用、非破坏性地获得断口表面三维信息的方法。籍此可获得目前其它手段无法得到的断日真实表面积。这些三维信息的准确程度与激光扫描显微镜所选用的放大倍数、截面间距有关。如果能把本文所采用的平行截面法融人激光扫描显微镜的软件中，有可能实现三维微观信息的实时动态观察。     

基于阴影的三维表面重构技术的概述

三维表面重构是计算机视觉的主要任务之一。已经发展了各种各样的重构技术,其中利用单幅图像中物体表面明暗变化来恢复其表面形状的技术尤其引人注目,这不仅因为该技术简单易于实现,更重要的是它适用于各种其它方法难以应用的场合,例如,在机载、星载、弹载环境中的利用。论文从SFS问题的研究背景出发,介绍并分析这方面的一些重要进展,通过对各种重构方法的分析与比较,提出SFS问题的研究发展趋势和一些值得研究的方向。     

稠密采样点模型的快速隐式曲面重建

算法以稠密采样点模型表面局部区域内的双边滤波函数值为依据,模型表面附近任意一点的函数值通过与该点最近的模型表面的K个采样点数据直接计算得到。与已有的隐式曲面重建方法相比,该方法既不用曲面内部或外部的支撑点,也不用求解线性和非线性方程,其重建速度快。此外,由于采用双边滤波函数作为其重建的隐式曲面的函数值,因此还能对带有噪声的采样点模型进行特征保持的表面重建。实验结果表明,对于稠密采样点模型,该方法可以快速重建出逼近程度高,效果好的曲面。     

基于表观BRDF的泡沫金属辐射特性反演测量方法

泡沫金属是通过在金属基体上形成大量孔隙结构而得到的一类新型多功能材料,在太阳能利用、强化换热等领域有重要应用价值,其辐射特性参数是分析其内部辐射传递的必要物性数据。提出一种基于表观双向反射分布函数（ BRDF）测量数据反演泡沫金属热辐射物性的方法,利用测量的多角度入射的表观BRDF数据结合辐射传递方程求解来反演泡沫金属的等效辐射特性。对泡沫铁镍（50 ppi ）、泡沫铜（90 ppi）及泡沫镍（30 ppi）三种泡沫金属样品在波长660 nm激光照射下1/2半球空间的表观BRDF分布进行了实验测量,并对其辐射特性进行了反演,首次获得了这三种材料的辐射特性参数,其辐射物性表现出明显的半透明性质,散射反照率随着孔隙数密度的增加而增加,散射相函数呈后向散射占优。     

光笔式视觉检测系统的二次曲面拟合研究

光笔式视觉检测系统以其操作简单,便携性强,测量精度高,测量范围可扩展等优点,在先进制造工业中有着很好的应用。研究了如何将测量数据转换为二次曲面的非线性拟合问题,提出了一种二次曲面非线性拟合初值估计方法,并借助于＂忠实距离＂的概念,实现了二次曲面参数的非线性最小二乘求取。初值估计方法仅依赖于测量点的法向量,简单可行。通过拟合结果和真实参数进行对比与分析,验证了文中所述系统和算法的可行性。     

半透明物体漫散射效果的实时绘制与材质编辑

半透明物体透明效果的真实感绘制是近年来研究的热点,提出一种针对半透明物体漫散射效果的实时真实感绘制与材质动态编辑方法--基于双向表面散射反射率函数(BSSRDF)的Dipole近似.通过主元分析将Dipole近似中的漫散射材质甬数分解为与形状相关甬数和与半透明材质相关函数的乘积形式;利用该分解表示,在预辐射传输的实时真实感绘制框架下,通过对散射传输的预计算来实现在多种光源环境下对半透明物体材质的实时编辑.此外,还提出一种对预计算辐射传输数据在空域上进行二次小波压缩的方法,利用表面点在空间分布位置的相关性,在保证绘制质量的前提下,大大压缩了数据,提升了绘制效率.实验结果表明,文中方法可以生成具有高度真实感的半透明效果并保证实时的绘制速度.     

基于样本相似度曲面重构的核函数构造

根据数据特征构造核函数是当前SVM(支持向量机)的难点，文章采用重构数据样本相似度曲面的方法构造三种新的核函数．证明前两种核是Mercer核，并且讨论了三种核的存在性、稳定性和唯一性．指出核函数的本质是表达相似性的工具，核函数与Mercer条件、正定性、对称性互为非充分非必要条件．仿真研究表明，本核函数对学习样本本身的分类是完美的，而且其泛化能力优于传统核函数的SVM．