基于特征点方向的光线-空间插值方法

基于光线-空间片内方向性特征分析,提出了适合于光线-空间的插值方法,仅对光线-空间片中位于具有明显强度变化特征的区域中的特征点计算其所在光线的方向,其余各点的方向由特征点方向插值得到,以减少方向搜索与检测的计算量,提高方向检测的准确性 .在此基础上,对稀疏光线-空间片沿光线方向进行线性插值 .实验结果表明,该方法计算量小,插值生成的光线-空间数据信噪比高,绘制的任意视点图像的主客观质量高 .     

视点相关的层次采样:一种硬件加速体光线投射算法

光线投射是一种高质量的体绘制方法.它以图像空间为序,逐根光线遍历和采样体数据.因此,传统上,它只能在CPU上实现,因而速度慢,交互性不好.提出了一个新的视点相关的层次采样VDLS (view dependent layer sampling)结构,VDLS将光线上的所有采样点重新组织成一系列层,并简化为两个视点相关的几何缓冲器,进而在GPU(graphics processing unit)中用两个动态纹理表示.利用GPU的可编程性,光线投射算法的6个步骤(光线生成、光线遍历、插值、分类、着色和颜色合成)得以完全在GPU中实现.在此基础上,提出两个基于体空间和图像空间连贯性的加速技巧,快速剔除无效的光线.结合其他与渲染和颜色合成有关的技巧,VDLS将面向多边形绘制的图形引擎转化为体光线投射算法引擎,在透视投影方式下,每秒能处理1.5亿个插值、后分类与着色的光线采样点.实验结果表明,提出的方法能用于医学可视化、真实物理现象模拟、材质检测中灰度体数据快速交互的可视化与漫游.     

一种新的光线空间插值方法研究

基于灰度共生矩阵的思想分析光线空间数据特征，在此基础上提出一种基于主方向匹配的光线空间插值方法。实验结果表明，新的插值方法插值生成的光线空间与传统的线性插值方法和自适应滤波插值方法生成的光线空间相比在PSNR上分别提高了3．44dB和1．97dB。     

基于曲面建模的三维地质体体绘制研究

体绘制技术因为其相对于面绘制技术能够更好地反映三维体的真实结构,因而越来越受到人们的重视.提出了一种基于曲面建模的地质体体绘制方法,并在此基础上引入原始钻孔点的穷举搜索来获得散乱点以生成曲面.并根据现场数据的特征采用了适合中小型数据量插值拟合计算的改进谢别德插值来实现曲面的生成.产生曲面之后,使用了现在被普遍采用的基于图像空间序的光线投射算法完成地质体的体绘制,并在此基础上实现了剖切,缩放等三维体的交互操作.     

基于模糊匹配的多视点图像配准方法

针对空间多视点图像的特点,提出基于模糊匹配的多视点图像配准方法.该方法采用由粗到细的原则研究空间多视点图像间的配准.在图像分割的基础上,考虑到不同视点图像间信息的不确定性,选择具有鲁棒性的区域面积、主颜色和亮度二阶矩等作为连通区域描绘子,并对其模糊化.引入模糊蕴涵计算不同视点图像每个连通区域间的模糊匹配度,从而推理出连通区域间的最佳匹配.最后通过反馈修正连通区域间关键特征点的匹配关系,实现具有自适应性的不同视点图像间的精确配准.实验验证文中方法的有效性.     

基于逆向光线跟踪与图像绘制的运动水面反射场景绘制

提出了一种结合图像绘制和逆向光线跟踪的绘制算法来生成水面反射场景。首先,采用逆向光线跟踪方法获得视点所见水面反射场景点;然后在反射光线与场景相交点求解时,采用场景图像平面搜索,并将搜索到的图像平面象素点反向投影到观察坐标系求取光线与场景物体相交点以获取反射物颜色;最后按照Fresnel公式计算获得视点所见的水面上某点的颜色,通过对整个图像平面进行遍历,获得水面反射场景。使用该方法绘制的水面反射场景能够物理真实地模拟水面反射效果。对于波动水面附近或漂浮于水面上物体的反射场景,该方法较其它方法能够更好地获得物理真实的绘制结果。     

基于快速求交的自适应光线投射法

光线投射是一个重要的体绘制算法,但直线上采样点的确定是非常费时的,也是影响体绘制实时性的重要因素。该文利用直线和平面族的交点可以快速求得直线上的采样点及其特征值,该方法充分利用了直线的相关性,避免了大量的三线性插值计算。该文还基于快速求交提出了自适应采用方法,以提高绘制图像的质量。     

基于视差估计的视图生成

虚拟视图生成是实现多视点交互式立体显示的关键技术,即在观察改变观看位置后,可以通过系统生成的虚拟视点获得环视的效果。为达到上述目的,提出一种视差估计的视图生成算法,利用立体视觉和图像插值技术,生成虚拟视点图像。为了提高生成视图的质量,在视差估计过程中采用了关于区域的匹配方法,并对不可靠视差点进行更新。最后设计了一种非线性图像插值的视图生成方法。实验结果表明,利用视图生成方法可以获得较高质量的虚拟视图。     

综合几何信息的实时线绘制算法

以三维网格模型的微分几何信息为依据,结合视点相关和视点无关的线绘制方法,提出一种基于GPU的实时绘制算法.基于视点曲率在图像空间中计算提取视点相关特征线,同时利用风格化纹理和主曲率信息绘制视点无关特征线.根据三维模型信息与预设计的风格化纹理,在像素着色器中对视点相关和视点无关的2类特征信息进行计算,然后结合两者结果得到令人满意的绘制结果.实验结果表明,由于所有计算在图像空间由GPU并行完成,可以高效地提取特征线;采用风格化纹理的设计增加了图像空间风格化绘制的可控性,弥补了图像空间算法的风格化可控性差的缺点.此外,文中算法不仅可以进行实时的风格化线绘制,以该算法为基础还可以进行进一步的艺术仿真,如国画的模拟等.     

基于DIBR和图像融合的任意视点绘制

虚拟视点生成是3维视频会议等应用领域中的关键技术,为了快速高质量地进行任意视点绘制,提出了一种基于深度图像绘制(DIBR)和图像融合的新视点生成方法,该方法首先对参考图像进行预处理,包括深度图像的边缘滤波和参考图像规正,以减少目标图像中产生的较大空洞和虚假边缘;然后利用3维图像变换生成新视点图像,并用遮挡兼容算法对遮挡进行快速处理;接着再对两幅目标图像进行融合得到新视点图像;最后用插值法填充剩余的较小空洞。实验证明,该新方法能获得令人满意的绘制效果。     

自由视点绘制中Ray-space数据压缩的快速块匹配算法

Ray-space表示是实现复杂场景的自由视点绘制与显示的一种有效方法。Ray-space数据压缩是基于ray-space的自由视点视频(FTV)系统的一项关键技术。依据ray-space数据的纹理特性,提出一种基于模板自动选择的快速块匹配算法。实验结果显示,算法具有复杂度低、匹配速度快、精度高等特点,在率失真性能上优于现有的新三步法、梯度下降法、四步法等块匹配算法。     

针对大视差图像拼接的显性子平面配准

目的 针对图像拼接中大视差图像难以配准的问题,提出一种显性子平面自动配准算法。方法 假设大视差图像包含多个显性子平面且每个平面内所含特征点密集分布。对该假设进行了验证性实验。所提算法以特征点分布为依据,通过聚类算法实现子平面分割,进而对子平面进行局部配准。首先,使用层次聚类算法对已匹配的特征点聚类,通过一种本文设计的拼接误差确定分组数目,并以各组特征点的聚类中心为新的聚类中心对重叠区域再聚类,分割出目标图像的显性子平面。然后,求解每个显性子平面的投影参数,并采用就近原则分配非重叠区域的单应性矩阵。结果 采用公共数据集对本文算法进行测试,并与Auto-Stitching、微软Image Composite Editor两种软件及全局投影拼接方法（Baseline）、尽可能投影算法（APAP）进行对比,采用均方根误差作为配准精度的客观评判标准。实验结果表明,该算法在拼接大视差图像时,能有效地配准局部区域,解决软件和传统方法由误配准引起的鬼影、错位等问题。其均方根误差比Baseline方法平均减小55%左右。与APAP算法相比,均方根误差平均相差10%左右,但可视化配准效果相同且无需调节复杂参数,可实现自动配准。结论 提出的显性子平面自动配准算法,通过分割图像所含子平面进而实现局部配准。该方法具有较高的配准精度,在大视差图像配准方面,优于部分软件及算法,可应用于图像拼接中大视差图像的自动配准。     

小波-Lagrange方法进行医学图像层间插值

目的 医学图像3维重建通常需要进行层间插值.现有的插值方法虽然种类较多,但在进行医学断层图像插值时,很多方法并不能兼顾图像灰度和目标形状的变化,且计算过程过于复杂.鉴于此,提出一种基于小波与Lagrange多项式相结合的插值方法.方法 首先对原始图像进行小波变换,获得图像边缘对应小波系数的位置信息,在断层图像的相应小波系数之间运用Lagrange多项式进行强度和位置插值.结果 通过实验验证,采用本文方法插值得到的图像与线性、Cubic插值方法相比,不仅在灰度值不等点方面减少了10%~50%,均方误差平均下降了3%,而且目标组织轮廓特别是拐角剧烈变化处可改善伪轮廓现象,介于原始断层图像之间,能够满足医学图像层间插值的要求.结论 与线性插值方法、Cubic插值方法相比,新算法由于引入了小波变换这个工具,可将图像剧烈变换部分提取出来,因此,本文方法在处理图像剧烈变化的情况时略有优势.新算法得到的插值图像质量有所提高,计算误差有所降低,可有效用于医学图像目标组织的3维重建.     

三维脸部网格模型的交互式调整

脸部网络模型的建立是基于模型的人脸合成技术的关键步骤。提出了一种结合自动和交互方式，利用正交图象的三维人脸模型调整算法，首先利用区域增长法和矩形模板匹配确定正面图象中人脸及各特征区域的位置，利用变形模板自动提取人脸完整特征；然后交互地修正人脸特点的准确正面位置，并从侧面图象提取特征点的深度；最后算法自动确定脸部姿态和利用反向距离内插调整模型非特征点，获得输和人脸模型。实验结果表明，该算法简便实用，费时较少，具有一定的实用价值。     

基于对应点匹配的眼球切片图像插值算法

图像插值是三维重建的一个关键步骤。针对眼球切片图像的特点,研究和分析了传统的图像插值方法,并在此基础上提出了一种改进的对应点匹配插值方法。先根据改进的对应点匹配准则在相邻层间建立点对点的对应关系,然后利用这些对应点进行插值,得到插值图像数据。实验结果表明,该算法能有效减少插值误差,获得令人满意的效果。     

曲线拟合的模糊医学图像分割算法

针对由于机体组织间的连续造成医学图像区域边界的模糊性,导致完全自动的医学图像分割算法往往不能取得满意分割效果的问题,提出了一种基于径向基函数曲线拟合的交互式模糊医学图像分割算法。首先由用户在感兴趣的区域交互地选取一些特征点,然后利用径向基函数构造一个三维空间的隐式曲面,使该曲面上的某一等值线即为分割出的区域,文中还提出了两种不同的加速算法。大量实验表明,该算法能有效处理非常模糊的医学图像。     

基于对应点匹配的眼球切片图像插值算法

图像插值是三维重建的一个关键步骤。针对眼球切片图像的特点，研究和分析了传统的图像插值方法，并在此基础上提出了一种改进的对应点匹配插值方法。先根据改进的对应点匹配准则在相邻层间建立点对点的对应关系，然后利用这些对应点进行插值，得到插值图像数据。实验结果表明，该算法能有效减少插值误差，获得令人满意的效果。     

基于超像素形状特征的图像复制粘贴篡改检测算法

针对传统图像复制粘贴篡改检测方法中划分子块的数目过大导致算法时间复杂度过高且抵抗几何变换能力较弱的问题,提出一种基于超像素形状特征的图像复制粘贴篡改检测算法.首先提出基于小波对比度自适应划分超像素的方法分割图像并提取稳定的特征点;然后提出新颖的形状编码方式提取超像素形状特征,并与特征点融合,估计可疑伪造区域;最后对可疑...     

基于移动最小二乘法的医学图像配准

提出一种基于移动最小二乘法变形模型的医学图像配准技术.首先用蛇模型的方法分割图像感兴趣区域;其次在分割后的图像上半自动地选取对应标记点;最后基于这些标记点采用移动最小二乘法的变形模型对图像进行变形,从而实现医学图像的配准.实验结果表明,该方法克服了手动选点难度大的缺点,提高了配准的精度,是一种有效的医学图像配准方法.