基于宽基线立体视觉的远距离三维重建

针对月球车视觉导航中远距离场景的三维重建问题,提出一种基于相机自标定的宽基线立体视觉方法.该方法首先提取立体图对的尺寸不变性(SIFT)特征并进行匹配,得到特征点对应关系;再使用外极线几何约束描述立体图像校正的直射变换,对其Sampson误差使用Levenberg-Marquardt(LM)算法求得最小二乘最优解,完成相机参数估计和图像校正;对校正后的图像使用种子像素视差扩张算法进行宽基线立体匹配,根据匹配得到的视差完成目标场景三维重建.实验表明:该方法解决了月球车相机的现场标定难题,并能够解决宽基线立体视觉面临的光照差异、透视畸变、遮挡等问题,对远距离山脉等自然场景的三维重建效果良好,重建精度较高.     

基于宽基线立体视觉的远距离三维重建

针对月球车视觉导航中远距离场景的三维重建问题,提出一种基于相机自标定的宽基线立体视觉方法.该方法首先提取立体图对的SIFT特征并进行匹配,得到特征点对应关系;再使用外极线几何约束描述立体图像校正的直射变换,对其Sampson误差使用LM算法求得最小二乘最优解,完成相机参数估计和图像校正;对校正后的图像使用种子像素视差扩张算法进行宽基线立体匹配,根据匹配得到的视差完成目标场景三维重建.实验表明,该方法解决了月球车相机的现场标定难题,并能够解决宽基线立体视觉面临的光照差异、透视畸变、遮挡等问题,对远距离山脉等自然场景的三维重建效果良好,重建精度较高.     

基于坐标转换和循环投影的圆形印鉴配准方法

为解决印鉴配准算法计算量大、精度低的问题,针对圆形印鉴提出了一种基于坐标转换和循环投影的配准方法,将圆形印鉴的旋转配准转化为投影曲线的平移配准。首先通过对圆形印鉴图像从极坐标系到直角坐标系的转化,把圆形印鉴图像转化成矩形图像;然后对矩形化的印鉴图像进行投影处理,通过投影曲线的峰值特征点来确定偏转角度。实验结果表明,这种方法能够满足印鉴的配准误差要求。     

联合运动估计和帧选择的多帧超分辨率重建算法

多帧图像超分辨率重建中,连续各帧图像间的精确匹配和帧的选择具有非常重要的意义。提出了自适应帧选择原则,设计了联合光子流运动估计配准和超分辨率重建的方法。首先采用光子流运动估计算法计算各帧间的运动估计,设计一种自适应帧选择方法丢弃一些帧间运动较大的帧,再通过亚像素图像配准,计算得到相对精确的运动估计参数,最后结合最大后延概率方法进行图像超分辨率计算,并充分考虑两次迭代所得图像向量的差值对下次迭代算法的影响。实验结果表明,该方法不仅可以实现亚像素级的精确配准,还可以使重建后图像在视觉效果和峰值信噪比上都得到更好的效果。     

基于Fourier-Mellin变换和曲面拟合的IC芯片图像亚像素配准算法

为实现IC芯片图像的精确配准,提出一种Fourier-Mellin变换和曲面拟合法结合的图像亚像素配准算法。算法首先采用Fourier-Mellin变换计算出待配准IC芯片图像的旋转角和平移量的整像素峰值位置,然后对峰值区域进行基于最小二乘的曲面拟合,通过取极值点获得亚像素级的精确峰值位置。另外,Fourier-Mellin变换由于旋转的频谱混叠和坐标变换中的重采样插值会产生误差,新算法采用加窗和滤波的方法加以改进。实验结果表明,所提算法实现了IC芯片图像的亚像素级配准,具有较好的精度和鲁棒性。     

一种分布式小卫星立体阵基线误差估计方法

针对分布式小卫星立体阵中沿航向基线与垂直航向基线互相耦合及无法分别估计的难题,提出了一种新的分布式小卫星立体基线误差估计方法.在图像域,利用图像配准方法分离两类基线,并通过图像配准与子空闻分解的方法分别对两类基线误差进行估计.该方法操作简单,运算量小,估计精度达到了毫米级.     

用Harris-Laplace特征进行遥感图像配准

为克服图像在旋转及分辨率不一致时自动配准的困难,提出了一种新的自动配准方法:包括新的尺度空间投影算法和新的特征匹配算法。基于Harris-Laplace(H-L)特征的尺度不变性,新的尺度空间投影法运用H-L方法提取图像特征,然后将特征空间建立在依据特征点主方向的图像投影信息上,使得特征空间具有对图像旋转和分辨率大小不变的特性。新的特征匹配法则采用特征空间k-d树欧氏距离匹配和RANSAC一致性位置检验相结合的方法,实现了高效率无差错的特征匹配。通过比较分析与实验证明,该自动配准方法能够对不同分辨率、不同旋转角度的图像精确地实现自动配准。     

地形高程自适应的星载InSAR图像配准方法

星载干涉合成孔径雷达在基线较长或观测场景内地形复杂度较高时,地形高程对主辅图像间配准偏移量的影响不可忽略,利用二维二元低阶多项式模型拟合配准偏移量的精度较低,当利用控制点处配准偏移量估计多项式系数时,控制点数量和位置分布对估计精度的影响较大．针对上述问题,提出了地形高程自适应的降维图像配准方法．为了追踪主辅图像间配准偏移量随地形高程的变化,提高配准偏移量的拟合精度,提出了包含地形高程项的二维三元一阶多项式模型．利用主辅图像的成像参数和轨道数据计算多项式一次项系数,将需要利用控制点处配准偏移量估计的系数减少为两个常数项系数,提高了估计的稳健性．实测数据处理结果验证了该方法的精确性和稳健性．     

基于SGM和相位相关的小基高比影像匹配

研究了小基高比条件下的高精度影像匹配算法,采用半全局匹配算法(SGM)获取初始视差,以初始同名像点为中心开窗并计算互功率谱矩阵,对互功率谱矩阵进行2倍上采样,对上采样后的互功率谱矩阵进行逆傅里叶变换,计算极值位置获取进一步的视差估计.在此基础上,对上一步骤得到的极值取一定邻域内互功率谱矩阵进行K倍上采样和逆傅里叶变换,计算极值位置并加上上一步骤得到的视差,获得最终的高精度匹配结果.如果得到的视差与半全局匹配得到的视差相减小于阈值(可设为2),则认为正确匹配,否则视为错误匹配.采用小基高比模拟立体像对和Pleiades卫星立体像对进行实验.结果表明:提出的算法在一定条件下可获得高精度的匹配结果和可靠的高程精度.     

基于稀疏快速傅里叶的互相关图像配准

图像配准是影像处理领域的重要应用之一.其中基于傅里叶梅林变换的图像配准方法具有精度高,对明暗变化、部分遮挡、噪声影响等具有很好的鲁棒性等优点而被广泛应用.在此基础上提出了一种更有效率的互相关算法即稀疏快速傅里叶梅林算法,可以使时间复杂度与像素个数N呈亚线性关系,因此算法可以呈指数倍的效率提升,且不影响配准效果.     

基于异构多核构架的双目散斑3维重建

本文提出一种基于异构多核构架的双目立体散斑三维重建方法。该方法在构建双目立体视觉模型基础上,辅助投射白色散斑结构光,然后通过采集高分辨率双目散斑变形图像,经过极线校正后,运用零均值归一化互相关函数(ZNCC)作为相关算法的匹配代价函数,对传统的ZNCC快速计算方法进行修改并将其移植到异构多核处理器Myriad2上,实现了高精度物体三维重建效果。使用该方法进行三维物体重建可有效克服传统立体视觉算法对弱纹理区域重建效果较差的缺点,并借助异构多核构架处理器的自身特点,重充分发挥其强劲的并行运行能力,在不损失系统重建精度的前提下,使系统运行时间极大缩短,对系统的重建效率具有较大提升。     

基于极大圆盘引导的形状插值实现三维表面重建

针对传统的基于形状插值方法进行插值重建的不足,提出了将基于极大圆盘引导的形状插值方法应用于三维表面重建。插值重建过程中选用具有较好效果的Chamfer算法进行距离变换,然后遍历所得到的距离图像上的所有像素点得极大圆盘集,将圆盘集进行去冗余和投影算法处理后获取最终用来插值的圆盘集,根据优化后的质心公式由圆盘集确定最终的插值方向,最后由插值结束后各点处的距离值完成三维表面重建。仿真实验结果表明,该方法可以准确地实现三维表面重建。     

基于移动最小二乘曲线拟合的LFM信号参数估计

针对二维搜索方法实现基于分数阶傅里叶变换(FrFT)的线性调频信号(LFM)参数估计中存在的峰值估计偏差问题,提出可利用移动最小二乘(MLS)技术来拟合FrFT模函数峰值检测向量的方法以提高参数估计性能.该算法将复杂的二维搜索问题简化至一维曲线拟合来进行处理.理论分析与仿真结果表明,该方法在保留分数阶域处理优点的同时,可明显减少运算量,并达到较高估计精度,为基于FrFT的LFM信号实时检测提供了可能.     

基于YUV颜色空间的脸部区域特征点定位方法

为了实现面部主要特征点的精确定位,提出了一种融合YUV颜色空间与差分投影技术的人脸区域主要特征点定位方法。利用直方图拟合技术,实现了人脸区域的定位;在YUV颜色空间内,利用红色调像素点集的相位分布完成了嘴部区域的定位;利用差分投影技术求取脸部区域的横、纵向灰度差之和,并结合嘴唇区域的定位结果完成眼部区域的垂直定位与水平定位,为进行面部姿态识别奠定基础。试验结果表明,该方法可以有效地实现面部主要特征点地定位,具有准确率高,鲁棒性好,简单易行的特点。     

12极板直接三维ECT图像重建仿真

为克服间接三维ECT系统轴向分辨能力低这一缺陷,进行了直接三维ECT重建技术的研究.将12个极板分三层布置,相邻层极板有45°角的相对旋转.不但测量同层极板对的电容值,还要测量不同层极板对的电容值.三维图像直接在重建过程中产生,与经过二维断层图的间接三维重建图像截然不同.建立了传感器的三维有限元模型,分析了传感器的三维敏感场.采用线性反投影算法以及有限元分析法获得的三维灵敏度矩阵和电容测量仿真数据,实现了直接三维ECT图像重建.重建结果显示了直接三维ECT具有良好的轴向分辨能力.     

冷轧带钢缺陷表面形状恢复新算法

为改善冷轧带钢表面缺陷分类识别性能,提出基于从阴影恢复形状原理的表面缺陷三维重构算法． 针对表面缺陷检测系统的光路设计,提出一种改进的Oren-Nayar漫反射模型,结合透视投影模型推导出相应 的反射图方程,利用基于高阶Lax-Friedrichs汉密尔顿函数和牛顿迭代相结合的快速扫描算法完成了该方程 的求解,实现表面缺陷三维信息的提取．利用合成图像和表面缺陷图像进行三维重构实验,结果表明该算法 重构精度高,验证了改进光照模型的正确性．该三维重构算法能够有效地提取冷轧带钢表面缺陷三维信息, 有助于提高表面缺陷分类识别性能     

断层数据的三维重构技术研究

研究了基于断层数据的三维重构技术.首先对切片图像进行二值化和轮廓提取,继而进行B样条曲线拟合和NURBS曲面蒙皮构建.以某风扇叶片为例,由采集的ICT切片数据重建出了实体.文中论及的方法和算法对于解决基本截面形状的断层数据重构问题是可行的.     

岩心三维CT图像超分辨率重建

为了提高岩心三维图像分辨率,将调整的锚点邻域回归算法（A+）扩展为三维图像超分辨率重建,提出三维高频修正A+算法.该算法利用已有的高分辨率（HR）岩心三维CT图像和高频修正信息训练高低分辨率字典、高频修正字典、映射矩阵和高频修正映射矩阵.重建时,对每个输入的三维低分辨率（LR）特征块搜索匹配的字典原子以及相应的映射矩阵和高频修正矩阵,通过LR特征向量分别与映射矩阵和高频映射矩阵相乘,直接将三维LR特征映射到HR空间.针对多组岩心三维CT图像进行实验,与其他三维超分辨率算法进行比较.实验结果表明,该算法具有较高的峰值信噪比和结构相似度.     

基于图论分割的肺部CT图像的三维重建

为了得到精准的人体肺部CT图像的分割结果,采用改进的最小生成树法对人体肺部CT图像进行分割,再采用面绘制中的Marching Cubes(MC)算法进行三维重建,实现肺部的三维立体显示.通过实验仿真,验证了改进最小生成树算法的快速有效性,并将该算法与基于阈值分割的三维重建仿真效果进行对比.结果表明,改进后的算法能有效提高肺部CT图像三维重建的效率和完整度,在保证了快速三维重建的同时,三维重建的效果更佳,将为医生的医疗诊断提供有力的判断依据.     

基于CATIA逆向工程复杂样条曲线重构方法研究

对于复杂零件的逆向设计,常常是通过激光、三坐标测量仪等方法对样件三维数据进行采集,可获得高质量的点云文件。但是这些点云文件数量很大,计算时将耗费过多的计算机资源。基于CATIA软件对点云数据进行过滤、划界、分网等处理方法进行了研究,运用曲线重构的方法,创建特征曲线组,利用多段曲线拟合获得点云的特征线网络,最后将拟合得到的曲线与原始点云数据进行误差分析。研究证明,通过这种方法可以获得质量更好、占据资源更小的曲线,为后续曲面和实体的生成奠定了精确基础。