基于工程图的连通域划分及邻接关系确定

在基于工艺信息与工艺过程驱动的三维工序模型重建研究中,连通域的划分和邻接关系的确定是二维工序图特征识别的核心.首先采用极右路径法和极左路径法分别获得视图的最外轮廓环及各个子环;然后,通过扫描线算法确定子环之间的邻接关系;最后,根据子环及其之间的邻接关系进行连通域的划分,并进一步确定连通域之间的邻接关系.以某一零件视图为例,对该方法的有效性进行了验证.     

面结构光检测中符号识别方法研究

为提高面结构光检测中符号识别效率和增强识别方法的鲁棒性,提出了一种基于形心特征面结构光符号识别方法.该方法采用逐行标记方法对图像进行标记,生成黑白连通域队列,接着对黑白连通域进行关联即可提取出待识别的符号域,根据符号域内连通数目、各连通成分形心分布特征、最大内连通域的方向和方位等特征即可实现符号的识别.整个识别过程只需扫描一遍图像和两遍连通域队列.     

基于圆角特征简化的工序三维几何建模方法

三维实体模型是CAX集成研究中的基础,圆角特征广泛存在于零件设计模型中,为提高此类零件工序三维几何建模的准确性,提出一种基于圆角特征简化的工序几何建模方法.通过分析工序三维几何建模过程中对圆角特征几何元素的提取过程,提出构建圆角特征线段,以便准确获取三维模型上的加工特征边界;利用加工特征边界和拉伸、旋转和扫掠3种常用的几何造型方式,建立加工体积特征;通过上一道工序的三维模型与加工体积特征作布尔差运算,得到本工序的三维几何模型.最后以某零件的工序三维几何建模过程为例,采用3种方法进行工序几何建模,通过对结果的分析对比,验证了文中方法的优越性.     

空间交会对接位姿测量中特征靶标快速识别

空间交会对接中,需实时测量追踪航天器上视觉传感器与目标航天器上特征靶标之间的位姿,而其前提是快速、准确识别特征靶标。提出一种四同心圆环特征靶标的快速识别算法。该算法首先使用优化的Otsu算法进行图像分割,然后采用连通域识别方法进行轮廓提取,最后根据圆的周长与面积的关系确定圆轮廓,并采用最小二乘法进行圆拟合,提取特征圆心。通过实验对方法进行验证,结果表明,该方法能在2 m距离内准确、快速识别特征靶标,且与优化前算法相比,该方法运算效率提升了近10倍。     

基于形变模型的多角度三维人脸实时重建

摘 要：采用人脸特征点调整三维形变模型的方法应用于面部三维重建,但模型形变的计 算往往会产生误差,且耗时较长。因此运用人脸二维特征点对通用三维形变模型的拟合方法进 行改进,提出了一种视频流的多角度实时三维人脸重建方法。首先利用带有三层卷积网络的 CLNF 算法识别二维特征点,并跟踪特征点位置;然后由五官特征点位置估计头部姿态,更新 模型的表情系数,其结果再作用于 PCA 形状系数,促使当前三维模型发生形变;最后采用 ISOMAP 算法提取网格纹理信息,进行纹理融合形成特定人脸模型。实验结果表明,该方法在 人脸重建过程中具有更好的实时性能,且精确度有所提高。     

二维Gabor特征与三维NP-3DHOG特征融合的人脸识别算法

基于二维图像的人脸识别算法提取人脸纹理特征进行识别,但是光照、表情、人脸姿态等会对其产生不利影响。三维人脸特征能更精确地描述人脸的几何结构,并且不易受化妆和光照的影响,但只采用三维人脸数据进行人脸识别又缺少人脸纹理信息,因此文中将二维人脸特征与三维人脸特征相融合进行人脸识别。采用基于Gabor变换的二维特征与基于新的分块策略的三维梯度直方图特征相融合的算法进行人脸识别。首先,提取二维人脸的Gabor特征;然后,提取三维人脸基于新的分块策略的三维梯度直方图特征,旨在提取人脸的可辨别性特征;接下来,对二维人脸特征与三维人脸特征分别使用线性判别分析子空间算法进行训练,并使用加法原则融合两种特征的相似度矩阵;最后,输出识别结果。     

基于复合时空特征的人体行为识别方法

为了有效地表征人体行为中的姿势信息和运动信息,提高行为识别算法的准确率,提出一种融合三维方向梯度直方图特征与光流直方图特征的复合时空特征,并利用其进行人体行为识别.首先采用复合时空特征综合描述三维时空局部区域的像素分布和像素变化;然后构建复合时空特征词典,并根据该特征词典完成对人体行为序列特征集合的描述;最后采用主题模型构建人体行为识别算法,对行为序列中提取的复合时空特征进行分类,实现人体行为的识别.实验结果表明:该方法能有效地提高人体行为识别准确率.     

岩石三维图像裂缝提取方法

提出一种新的岩石三维图像裂缝提取算法。首先对三维岩石孔隙模型的每个连通分量执行表面重建、拉普拉斯网格平滑、网格简化等操作。根据三角网格面积和网格单位法向量方向特征,将三角网格划分为不同类别。利用形状因子判定每个三角网格类构成的三维空间结构是否具有裂缝特征。对具有裂缝特征的三维空间结构所包含的体素点集执行形态学膨胀操作,并与原始三维岩石孔隙模型连通分量的体素点集进行逻辑与操作,与操作结果即岩石裂缝。实验结果表明,该方法具有较好的裂缝提取效果。     

基于关键区域遮挡与重建的人脸表情识别

为了解决自然场景下人脸表情识别任务中的无用信息干扰和遮挡对识别性能的影响问题,提出一种基于关键区域遮挡与重建的人脸表情识别模型。利用多尺度特征提取网络,提取人脸图像的全局特征。根据68个人脸关键点划分出68个关键区域,并通过插值法提取68个关键区域的特征,同时采用注意力机制学习关键区域特征之间的先验关系。设计自监督的遮挡与重建模块,对关键区域特征进行随机遮挡,并利用已知区域信息来预测和重建被遮挡区域的特征,从而提高模型在自然场景下的表情识别性能。设计多个实验验证了该模型的泛化能力,并通过消融实验验证了模型中每个模块的有效性。实验结果表明,该模型在真实世界的情感面孔数据集(RAF-DB)和Occlusion-RAF-DB数据集上分别达到了88.44%和86.09%的识别准确率,相比于视觉Transformer(Vi T)等模型有效地提升了自然场景下人脸表情识别的性能。     

基于数字距离变换的3D模型骨架提取算法

在获得三维模型体素表示的基础上 ,通过比较模型体素及其 2 6连通域体素到模型轮廓的最小欧式距离 ,提出了一种利用骨架体素 2 6连通域的对称性进行三维模型骨架体素提取的算法 整个算法只需遍历一次体数据集即可自动完成模型骨架的提取过程 .实验表明 ,该算法具有较高的效率和精度 .     

Extracting 3D model feature lines based on conditional random fields

We propose a 3D model feature line extraction method using templates for guidance. The 3D model is first projected into a depth map, and a set of candidate feature points are extracted. Then, a conditional random fields (CRF) model is established to match the sketch points and the candidate feature points. Using sketch strokes, the candidate feature points can then be connected to obtain the feature lines, and using a CRF-matching model, the 2D image shape similarity features and 3D model geometric features can be effectively integrated. Finally, a relational metric based on shape and topological similarity is proposed to evaluate the matching results, and an iterative matching process is applied to obtain the globally optimized model feature lines. Experimental results showed that the proposed method can extract sound 3D model feature lines which correspond to the initial sketch template.     

基于头皮层特征点的三维头发重用方法

针对在三维头发模型重用过程中,三维头发贴合到不同的人头模型时可能会出现的错位或大小不匹配的问题,提出一种基于头皮层特征点的三维头发重用方法。首先,根据模型文件的数据存储结构,分离出头发模型的头皮层,并提取特征点;其次,结合二维平面图像人脸检测方法,对目标三维人头模型的发根范围进行了特征点提取;然后,根据两个模型的特征点计算出的平移量与缩放系数,对头发模型整体进行了平移与缩放操作;最后,单独对头皮层和人头模型的贴合进行处理。最终能够使三维头发适应目标人头模型,保证头发造型信息无丢失,而且头皮层与人头模型达到了紧密贴合的效果。实验结果表明,该方法能够有效地提高三维头发模型的重用性,并且不受头发模型个性部分和分布区域等限制。     

一种改进的薄壁文物碎片特征轮廓线提取技术

针对使用一般的边界提取方法提取三维网格模型特征轮廓线不完整问题,提出一 种新的薄壁文物碎片特征轮廓线提取的综合算法。区别了特征轮廓线和轮廓线的概念,引入主 轮廓线和次轮廓线以及二级邻接生长曲面的概念。主轮廓线的提取使用改进的基于边重数判断 的提取方法;提出次轮廓线的一种新的提取方法：首先对三维网格曲面分割并识别断裂面,然 后对断裂面的二级邻接生长曲面进行曲面扫描,提取次轮廓线;最后从主轮廓线和次轮廓线中 得到三维模型的特征轮廓线。使用该算法准确地提取了文物碎片的特征轮廓线,实验结果表明 此方法稳定且准确。     

机械加工MBD毛坯模型的特征识别设计方法

为了解决基于模型的定义(MBD)环境下机械加工毛坯辅助设计问题,采用特征识别技术辅助创建三维毛坯模型.首先分析了机械加工工艺设计环节MBD毛坯模型的组成要素与模型要求,并建立零件模型的属性面邻接图;根据零件模型上加工特征的特点划分简单特征、体积特征和表面特征;通过属性面邻接子图的模式从特征集合中识别出简单特征与体积特征,并利用补特征法与半空间法抑制这2种特征;最后,根据工艺员输入的表面加工余量创建抑制表面特征的实体.在整个毛坯设计推理过程中研究了三维制造标注的维护方法,最终达到辅助工艺员快速设计MBD毛坯模型的目的.     

基于对象图例及其拓扑关系识别的二维工程CAD图纸矢量化方法

为实现二维工程CAD图纸矢量化,提出一种基于对象图例及其拓扑关系识别的矢量化方法。该方法首先针对对象图例的几何属性,提出基于HOG(Histogram of Gradient)和SVM(Support Vector Machine)的多类对象图例分类方法,然后通过提取对象的环形分割特征识别子类对象图例,接着利用基于连通域标记方法实现对象图例拓扑关系的识别。结果表明,本文算法能够有效识别图纸中的对象及其拓扑关系,对于图纸中常见的图例线条断裂、模糊等问题具有鲁棒性。基于本文算法提取的对象几何和拓扑信息可以为后续的图纸矢量化奠定基础,相关关键技术的探索性研究对后续工程图纸矢量化研究具有一定启发性。     

基于投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准

针对传统三维模型配准方法存在对点云初始位置有一定要求、模型配准的精度有 时不高等问题,提出了一种基于三维模型投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准方法。首先 通过扫描三维模型数据确定投影图像的范围,判断每个投影图像像素所隶属的模型网格,并求 解从投影图像到纹理图像的映射关系,从而获取二维投影图像;然后对这两幅投影图像分别进 行 SURF 特征点的选取与特征值的计算,并按 SURF 特征值进行特征匹配,再根据投影图像像 素点与三维网格端点的映射关系计算三维特征点对;最后通过匹配的特征点对求取模型变换矩 阵完成三维模型的配准。实验结果表明,该方法在配准时间变化不大的前提下,有效提高了配 准精度,并具有较好的鲁棒性。     

基于特征矩阵相似性度量的形状对应性分析

针对快速、高效的三维模型形状分析与匹配技术的迫切需求,提出了融合内蕴热核特征与局部体积特征的三维模型对应形状分析方法。首先,通过拉普拉斯映射以及热核分布提取模型的内蕴形状特征;其次,结合模型热核特征的稳定性与局部空间体积的显著性,建立特征匹配矩阵;最后,通过特征矩阵相似性度量及最短路径搜索实现模型的配准与形状匹配分析。实验结果表明,融合热核距离以及局部体积约束的形状分析方法不仅有效地提高了模型匹配的效率,而且能够有效地识别同一类模型的结构特征,可以应用于进一步实现多组模型的协同分割与模型检索。     

Detail feature recognition and decomposition in solid model

A methodology for abstracting features from a 3D solid model based on a new detail-level metric method is proposed. Filleting the whole boundary of an object with constant fillet radius has the effect of low-pass filtering. Taking advantage of the effect, detail-level of boundary entities can be rated. This paper investigates an approach to fillet polyhedral model and then develops a simple way to detect detailed boundary elements. Taking detailed entities as the indicators, detail features are recognized and extracted. In the detailed entities detection and decomposition cycle of the corresponding detail features, detail features are decomposed from the model one by one in terms of their locality. Detail feature decomposition directly results in geometric simplification of a 3D object. The method proposed in this paper can be applied in efficient modeling for CAE from CAD models.     

基于特征点检测的三维模型最佳视点选择

针对三维模型最佳视点选择问题,提出了一种基表面特征点检测的视点选择算法。首先引入一种基于局部平均形心距离差的顶点显著性度量方法,认为三维网格模型表面某顶点的显著性是由该顶点与形心之间距离和该顶点邻域内的顶点与形心之间距离的平均差值来刻画,而不是该点所在位置的弯曲程度所决定;然后根据顶点的显著性大小进行三维模型表面特征点检测;最后针对视点球体上的每个候选视点分析该视点下可见特征点的几何分布和显著度大小计算视点质量,提取出最佳视点。实验结果验证了基于三维模型特征点的视点选择方法的有效性,在能够选择出质量较优的视点的同时保证算法的效率。     

Automatic form feature recognition and 3D part reconstruction from 2D CAD data

In this paper, a method which can recognize form features and reconstruct 3D part from 2D CAD data automatically is proposed. First, we use the divide-and-conquer strategy to extract the vertex-edge data from each 2D engineering drawing of IGES format. Then, a set of production rules are developed to facilitate the form feature matching process. A new structure of form feature adjacency graph (FFAG) is devised to record the related attibutes of each form feature. Finally, to avoid the combinatorial subparts composition problem, a sweeping operation and volumetric intersection approach is used to rapidly reconstruct the remaining 3D objects. The last reconstructed 3E object is used as the base of the FFAG. All the recognized form features in the FFAG can be classified as depression or protrusion features on the 3D part base. The FFAG structure can be easily transformed into CSG/DSG structure, which is readily integrated with the downstream CAPP/CAM systems. A detailed example is provided to illustrate the feasibility and effectiveness of the proposed system.