动态场景的三维重建研究综述

随着静态场景三维重建算法的不断成熟,动态场景三维重建算法成为近年来的研究热点和研究难点。现有的静态场景三维重建算法对静止的对象有较好的重建效果,一旦场景中对象出现变形或者是相对运动,其重建效果不太理想,因此发展对动态场景的三维重建研究工作是相当重要的。简要介绍三维重建的相关概念及基本知识、静态场景三维重建和动态场景三维重建的研究分类及研究现状;全面总结了动态场景三维重建研究最新进展,将动态场景三维重建按照基于RGB数据源的动态三维重建和基于RGB-D数据源的动态三维重建进行分类,其中RGB数据源下又可划分为基于模板的动态三维重建、基于非刚性运动恢复结构的动态三维重建和RGB数据源下基于学习的动态三维重建,RGB-D数据源下主要总结归纳基于学习的动态三维重建,对各类典型重建算法进行了介绍和对比分析;介绍了动态场景三维重建在医学、智能制造、虚拟现实与增强现实、交通等领域的应用;提出了动态场景三维重建的未来研究方向,并对这个快速发展领域中的各个方向研究进行了展望。     

基于MC算法的MEMS光刻仿真的三维重建方法研究

以MC(Marching Cubes)算法为基础,提出了一种补全重建后生成的三维形体表面出现空洞的方法,使用该方法进行三维重建生成的三维形体具有完整的外表面和良好的可视化效果.提出了一种三维重建时对多个形体进行布尔运算的新方法,该方法以MC算法为基础,将三维重建和布尔运算相结合,可以简单、方便、高效地进行三维重建时的布尔运算.     

基于三视图的三维形体重建技术

基于工程图纸的三维形体的重建技术是根据形体的二维视图中的几何信息和拓扑信息,生成相应的三维形体,这是一个从爸维到高维的构造过程,文中提出了一个三维形体重建算法,该算法首先根据三视图生成形体的线框图,然后应用左邻边搜索策略求出线框图内的所有面及相应的极小环,最后利用Ｍｏｅｂｉｕｓ规则及工程图的性质,删除重建过程中生成的非法元素,该方法利用二几何基元和三维几何基元的几何性质及生成关系,减少了重建过程中     

基于工程图样的三维重建技术研究与实现

提出一种新颖的基于工程图样理解的三维形体重建方法,设计了完整的算法,并建立了一个原型系统。文中的研究成果在三个方面取得了较大的进展：１）将重建对象从一般图形拓展到含半剖视图、全剖视图和尺寸标注的工程图样,使三维重建的实用化成为可能;２）较好地利用了工程图样语义进行形体分析,实施图形预处理,降低了特征识别的难度;３）将特征识别与三维重建结合起来,使重建结果包含形体信息,为利用重建结果进行更高层次的工     

光度立体技术的物体三维表面重建算法模拟与评价

为了提高基于光度立体法的物体三维表面重建精度,研究了几种常用三维表面重建算法的适用范围.介绍了几种常用重建算法(变分法、金字塔法、代数法)的基本原理及求解方法,指出了表面方向梯度的求解准确度是三维表面重建过程中的难点.在此基础上建立了朗伯半球体模型和实际拍摄的玻璃灯罩,从重建速度、重建精度等方面对几种算法进行了比较和评价.最后通过实验模拟和算法性能评价,表明了常用算法的重建精确度有限,并且时三维重建今后的研究进行了展望.     

基于语义交互的三维重建

三维重建是计算机视觉的核心问题.随着三维重建技术的发展,人们越来越认识到从图像到空间结构这种自底向上的重建方法,不管如何刻意设计和优化都很难达到对场景具有高层语义意义下的重建.基于此,提出一种基于高层语义交互的重建方法,在底层重建结果的基础上,利用自然语言交互进一步完善重建结果.最后通过2组简单实验验证了文中算法的可行...     

基于工程图三维重建中的预处理与信息提取技术研究

提出了基于边界表示B-rep方法的工程图三维重建中对于二维工程图纸进行预处理和信息提取的一系列实用算法,涉及到工程图读入、实体过滤、视图分离、视图坐标规格化以及视图数据处理等流程.不但可以快速准确地获得二维工程视图中完备的几何信息和拓扑信息,而且处理对象并不局限于标准的工程三视图,对于工程一视图、二视图同样可以处理.这些算法已经应用于一个CAD原型系统并取得了较好的效果,为后续的三维重建工作提供了良好的基础.     

基于FPGA的医学图像三维重建系统设计与实现

目前大部分的医学图像三维重建过程都是在PC机上完成的,由于PC机本身性能的限制和重建算法的复杂性,使得重建效率不高。针对这个问题,设计与实现了一个基于FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）的三维重建系统,系统中建立了一种基于FSL（Fast Simplex Link,快速单向链路）总线的体系结构,并对三维重建算法进行改进,使改进算法在新建立的体系结构中运行。实验表明,基于FPGA的三维重建系统利用重建算法在硬件中并行执行程序以及FSL总线的FIFO（First In First Out,先进先出）特性,对重建算法本身进行改进,克服了PC机三维重建系统中出现的耗时问题,很好地提升了三维重建的效率和实时性。     

面向三维重建的工程图信息预处理的研究

本文在基于多视图边界自动识别的基础上实现了视图分离,研究了确定投影原点坐标的算法,并建立起了空间投影坐标系,同时提出了利用数据库技术来存储图元的几何信息和拓扑信息.该方法为工程图的三维重建打下了良好的技术基础.     

采用空间一致生长策略的多视图三维重建

针对复杂环境因素影响下场景三维重建结果难以同时获得高重建精度和高重建完整度的问题,提出一种基于空间一致生长的多视图三维重建算法.该算法对基于特征点生长的三维重建算法框架进行拓展,新增了有条件的初值矫正环节,同时对已有的生长和滤波环节进行更替和改进.首先使用SFM从输入图像中提取稀疏种子点;然后直接在固定的世界坐标系中从所有种子点出发向其邻近三维空间扩展,得到生长点的初始位置和方向,并通过优化确定生长点的最终位置和方向,在优化前和优化中根据生长点的当前位置和方向不断选取和更换最佳主、副图,提高优化质量;再利用邻域已重建点云有条件地矫正生长点的位置和方向,并以此作为初值再次优化,避免优化收敛到局部极值,提高生长点的重建精度;最后设计光滑、深度和方向三方面的自适应一致性滤波,在减少误删的同时及时删除误差点,防止误差蔓延.实验结果表明,文中算法的重建精度和完整度均明显超过当前流行的PMVS算法;与高精度DAISY算法相比,在完整度大大提高的前提下,该算法的精度与其基本持平.     

扫描工程图二维重建中基于图表达的结构约束校正

本文主要研究扫描工程图二维重建中图素间拓扑关系的识别和表达,建立了“无向有权图”的图素拓扑关系表达模型,并给出了相应的算法和基于该模型的实验结果。该模型的建立是实现最终达到尺寸驱动的扫描工程图二维重建的基础。     

Solid model reconstruction from engineering paper drawings using Genetic Algorithms

The wide applications of CAD/CAM technologies have promoted the development and application of many advanced technologies, such as digital manufacturing, rapid prototyping, enterprise resources planning, computer integrated manufacturing, concurrent engineering, virtual reality, and mass customization. These advanced technologies all need to be supported by three-dimensional (3D) solid models of products. Most enterprises, however, still organize their production using 2D paper drawings, which makes difficulties for the application of these advanced technologies. It is needed to convert engineering paper drawings into 3D solid models for applications. Based on holo-extraction of information from paper drawings, this paper develops a systematic 3D reconstruction method, which simulates an experienced human designer's thinking mode in transforming inaccurate outlines with inaccurate projection relationships in 2D drawings into 3D image, with the aid of Genetic Algorithms.     

Automated CAD conversion with the Machine Drawing UnderstandingSystem: concepts, algorithms, and performance

The Machine Drawing Understanding System (MDUS) is an experimental CAD conversion system aimed at realizing the entire process of understanding mechanical engineering drawings, from scanning to 3D reconstruction. This paper describes the structure, algorithms and current performance of MDUS. The modular structure of the system provides for further improvements and makes it an ideal workbench for researchers wishing to test their own algorithms and incorporate them into the system     

Solid reconstruction from orthographic opaque views using incremental extrusion

The reconstruction of 3-D solids from 2-D projections is an important research topic in reverse engineering. The reconstruction can be grouped into two categories: single-view approach and multiple-view approach. Each approach can be classified as wireframe, BRep or CSG. However, not many CSG approaches have been reported in the literature. The methods are also restricted to uniform-thickness objects or require user interaction. The method proposed in this paper employs the CSG approach. A 3-D solid computer model is reconstructed from 2-D line drawings of six orthographic opaque views, viz. top, front, left, right, bottom and rear views. Firstly, the six views are grouped into three pairs. For each pair of views, segmented areas from one of the two views (called g-view) is incrementally extruded according to the information in the neighbouring view (called d-view). Extrusion primitive solids are generated during the incremental extrusion. All primitive solids are then unioned into an extrusion solid. Finally, all extrusion solids are intersected to give a unique 3-D solution object.     

建筑结构图版面分析方法研究

工程图的计算机识别和理解技术是计算机应用于工程方面的研究热点之一,图形的版面分析是图形理解的基础。文章给出了基于图形和基于图像的两种版面分析和划分算法,并对两种方法在速度、效果方面进行了比较。实验证明,基于图像的版面分析和划分算法在线条数较多时优于基于图形方法的结论。     

机械工程图自动输入与计算机理解技术

工程图自动输入技术是近年来的研究热点之一，本文探讨了机械工程图计算机理解的层次及技术现状，给出了图形扫功与识别系统（ＧＩＲＳ）中直线，圆弧拟合及字符识别等的算法，并讨论了系统存在的不足及机械工程图理解的发展方向。     

3D reconstruction of complex curved objects from line drawings

An active research topic in computer vision and graphics is developing algorithms that can reconstruct the 3D surface of curved objects from line drawings. There are a number of algorithms have been dedicated to solve this problem, but they can't solve this problem when the geometric structure of a curved object becomes complex. This paper proposes a novel approach to reconstructing a complex curved 3D object from single 2D line drawings. Our approach has three steps:(1) decomposing a complex line drawing into several simpler line drawings and transforming them into polyhedron;(2) reconstructing the 3D wireframe of curved object from these simpler line drawings and generating the curved faces;(3) combining the 3D objects into the complete objects. A number of examples are given to demonstrate the ability of our approach to successfully perform reconstruction of curved objects which are more complex than previous methods.