结合图像细节特征的全局优化纹理合成

提出了一种结合图像细节特征的全局优化纹理合成算法.作者利用非线性分解方法获取纹理细节作为特征图,将其作为纹理图像一个新的信息通道来引导纹理合成.联合图像细节信息通道和颜色通道,在图像上建立了一个全局的纹理合成能量方程,采用最大期望值算法迭代优化求解出一个全局的能量最小值.在全局优化算法中,构建样本纹理和待合成纹理之间的各个信息通道直方图匹配算法,进一步提高纹理合成的质量.文中同时给出了结合细节特征的图像和视频纹理合成算法,实验结果表明,文中的方法较好地解决了纹理合成中合成的纹理图像结构不连续或特征结构容易断裂等问题.     

基于联合双边滤波的纹理合成上采样算法

提出了一个新的纹理合成的上行采样算法,即利用现有的高分辨率的样本纹理作为先验引导条件,对合成的低分辨率的纹理进行插值,获取更好的高分辨率纹理合成结果.该算法的主要思想是基于联合双边滤波器进行纹理合成上采样,对低分辨率合成纹理应用空间滤波,而将一相似的边界滤波联合地应用在高分辨率的样本纹理上.该算法克服了传统的以光滑性为先验引导条件的上采样方法会导致图像特征模糊的缺点,使获得的上采样纹理图像保持纹理特征,同时视觉上光滑.文中给出了图像和视频纹理合成结果的上行采样算法.实验结果表明,文中的方法减小了优化纹理合成过程所需的时间和空间,获取了更好的图像和视频合成纹理上采样效果.     

在点模型上实现三维纹理合成的算法

为了避免网格重建过程而直接在三维点采样表面上进行纹理合成,研究了在点模型上的三维纹理合成的算法。利用KDtree这种数据结构在离散采样点上构建点与点的邻域关系,通过投影和建立匹配窗得到每一个待合成纹理的点与样图的映射关系,根据映射关系在样图中找出与待定点纹理值最佳匹配的点。最后将该匹配点的纹理值赋给待定点,同时结合邻域关系实现多点同时赋值。实验结果表明,该算法能有效地保持了生成的纹理结构和视觉效果的连续性和平滑性,具有耗时短、灵活可控、较好的鲁棒性等特点。     

基于图论优化的块采样纹理合成

基于马尔可夫随机场(MRF)模型和已有的块采样合成技术,提出一种改进的合成算法,采用图论的最小割线算法对MRF的似然性进行优化,将合成时的光栅扫描方式改为之字形扫描方式,以抑制纹理的倾向性和纹元的不完整性。试验证明,该算法的合成效果较好。     

基于演化算法的纹理合成图像修复技术

针对Criminisi算法中计算待修复块优先级时存在的一些不足及搜索最佳匹配块效率低的问题,提出一种基于演化算法EA(Evolutionary Algorithm)的纹理合成图像修复技术。该算法首先从等照度线方向和梯度方向共同考虑待修复块的优先权,并根据梯度的变化来控制模板窗口的大小,然后提出用演化算法在待修复区域周围搜索最佳匹配块,最终达到快速准确修复图像的目的。仿真实验表明,提出的新算法与传统算法相比具有更快地收敛速度和更好地修复效果,其综合性能优于Criminisi算法。     

基于多边形近似的图像纹理全局特性研究

使用传统的MRF模型进行纹理合成时存在无法把握纹理全局特性的缺陷,对具有大规模结构特性的纹理进行合成时,容易造成纹元周期性混乱。将特征匹配的方法引入传统MRF模型中可改良图像合成效果。详细分析了特征点识别与定位对整个纹理合成的作用。首次提出了一种用基于二进制具有量子行为的粒子群算法的多边形近似来分析纹理图像中特征点分布的结构模式分析方法。该方法可以提取结构性及半结构性半随机性纹理中的特征点分布规律,采用对特征点分级的方法定位纹理的大规模乃至全局特性。     

基于布谷鸟优化的三维点云配准算法

针对ICP算法在点云配准时存在对初始位置敏感、易陷入局部最优的缺陷,提出一种基于布谷鸟优化算法的点云配准方法。对输入点云的均匀采样,并基于领域半径约束的固有形状特征点(Intrinsic Shape Signature, ISS)提取进一步简化点云。通过布谷鸟算法莱维飞行全局搜索更新策略完成对点云较好的初始配准,得到空间变换矩阵参数。利用k-D树(k-Dimension tree)近邻搜索方法加快对应点的搜索速度,以提高点云ICP精细配准的效率。通过对不同初始位置的点云库模型进行配准实验,结果表明该算法能有效克服ICP算法的缺陷,其全局搜索性能与寻优精度更具优势,抗噪性好,配准精度高,鲁棒性强。     

基于QPSO的纹理合成算法

针对PSO算法搜索空间有限,容易陷入局部最优点的缺陷,提出一种以块算法为基础,量子粒子群优化算法（QPSO）为优化策略的纹理合成方法。实验结果表明,与标准PSO算法相比,由于量子粒子群优化算法（QPSO）显著的全局收敛性,这种新型的纹理合成方法,使最后的合成图像中采样块结合处更流畅,纹理更细腻。     

基于全局优化的图像块填充修复方法

图像修复问题公式化为一个能量函数的最优化问题,设计了合理的能量函数度量修复结果的质量,并通过迭代方法得到最优解.全局优化方法不仅保持像素局部颜色的连续性,而且也很好地保持了图像整体纹理结构在修复区城内的连续性.在构建像素邻城的搜索空间时,采用了自适应的采样方法,减小了搜索空间的大小,大大提高了搜索最佳匹配邻域的速度.实验结果表明,算法对大面积的图像缺失的修补和复杂背景图像上多余物体的去除,都达到了很好的效果.     

元素分布构建的三维模型表面纹理合成方法

针对由纹理元素组成的样本纹理在模型表面纹理合成中难以保持样本纹理结构规律性的问题,提出了一种基于纹理元素分布构建的模型表面纹理合成方法。首先通过用户交互在三维模型表面上确定待合成纹理的初始位置,然后利用邻域比较以局部扩张-冲突检测的形式,从三维模型表面初始位置上开始逐步构建纹理元素的分布,使之与二维样本纹理的纹理元素分布具有一定的外观相似性。最后,采用自适应的局部参数化方法将纹理元素分别映射到模型表面对应位置,以获得最终的三维模型表面纹理合成结果。实验结果表明,该方法能够在模型表面合成高质量的纹理,并在保持纹理元素完整性和保持样本纹理潜在规律性的同时,能够使得已合成纹理中扭曲程度较低且是连续、无接缝的。     

点模型的几何图像简化法

提出一种基于几何图像的曲率自适应点模型简化算法.首先将点模型的球面极坐标映射到平面上,构造其几何图像;然后利用几何图像确定点模型中点的k-最近邻域及其曲面变分;最后结合曲面变分和简化密度对点集曲面重采样,并通过移动最小二乘曲面评估简化的误差.实验结果表明,该算法执行速度快、易于控制采样密度和保持曲面细节,且能够生成高质量的简化曲面.     

基于LOD控制与内外存调度的大型三维点云数据绘制

通过结合基于视点的细节层次（level-of-detail,LOD）控制技术和内外存调度的数据控制策略,实现大型三维点云数据在一般配置PC机上的实时交互浏览．首先将输入点云分为大小相等的若干块。然后对每块数据分别建立误差控制下的多分辨率数据结构,并进行内外存分配．在交互绘制中,通过用户视点来确定当前的感兴趣区域,以控制模型表面的细节层次分布．该算法不但可以实现大型点云数据的实时交互绘制,而且可有效地提高一般点云数据绘制时的内存使用效率．     

基于三角块的曲面纹理合成

根据曲面网格上的切向矢量场,采用广度优先搜索策略从样本纹理空间中为每个三角面片映射纹理面片,直至完全覆盖整个网格．在搜索和映射过程中,首先使网格上相邻三角面片的纹理有最小的匹配误差;然后对相邻的三角面片纹理使用图的分割方法拼接纹理,得到曲面上连续的合成纹理;最后压缩存储合成的三角面片纹理．该算法适用于多种类型的样本纹理和任意的三角化曲面．     

基于黄金分割的全局最优化方法

提出了求无约束问题全局最优解的一种直接解法。该方法将经典的0.618由一维推广到了二维,将原算法的适用范围由单峰函数推广到了多峰函数,从而可以求全局最优解,该算法具有结构简单、精度高、对计算机硬件要求低等优点。此外,给出了收敛性证明。仿真结果表明算法是有效的。     

块纹理合成的优化计算

针对块纹理合成方法,深入分析了块的形状、大小以及相邻块间重叠区域等参数对合成效率的影响,并基于纹理的特征及其变化的周期和重叠区域的约束性等给出了衡量这些参数作用的度量方法.该方法能自适应地优化这些参数,提高纹理合成的效率.     

模拟绘画的三维几何纹理生成研究

该文提出一种模拟绘画的三维几何纹理生成方法。该方法的主要思想如下：（1）对物体表面进行近似等距离分点;（2）假设在各分点处放置一个个小球,利用这些小球来获得物体表面的总体明暗信息;（3）建立各分点处画元的绘制模式;（4）在绘制阶段,利用所获得的光照信息和画元的绘制模式在各分点处绘制画元,以获得符合物体表面总体明暗调子的几何纹理;（5）在上述工作的基础上,通过对画元实施一系列操作来获得更为复杂的几何纹理。与传统方法相比,该文所给出的几何纹理生成技术具有对信息处理的同一性、可对画面信息进行离散处理、所生成的纹理更具立体感和速度快等特性。实验结果验证了方法的有效性。     

基于特征提取的纹理合成算法

对于包含明显特征对象的纹理,现有的纹理合成算法会破坏样图中特征对象的完整性,使得合成的纹理效果不理想。针对该类型的纹理,本文提出了一种基于特征提取的纹理合成算法,该算法将纹理样图进行分层处理,一层是纹理上具有明显边界和完整形状的特征对象,一层是除去特征对象的背景。我们先将纹理上的特征对象提取出来,然后用剩下的纹理合成背景,最后将提取的对象按照样本中的分布规律撒播在背景上来生成纹理。实验表明,该算法能够较好地保证样本纹理中特征对象的完整性,合成效果比较理想。     

运用局部纹理映射加速曲面纹理合成

基于样图的纹理合成方法能够在网格曲面上合成高质量纹理,但合成速度有待进一步提高,对此提出一种运用局部纹理映射加速曲面纹理合成的算法.首先以三角形法向量、切向矢量与纹理尺度为约束,将三角网格曲面分割为一系列映射区与合成区;然后用基于块的平面纹理合成方法生成大面积样图,用调和映射方法对映射区进行纹理映射;最后采用基于三角块的合成方法生成合成区纹理.实验结果表明,该算法对一般的随机性纹理与半结构性纹理具有很高的合成质量,能够控制纹理方向与尺度的变化.由于大部分三角形的纹理通过局部纹理映射得到,仅需要合成少数三角形的纹理,纹理合成过程得到大幅度地加速.     

Practical Global Optimization for Multiview Geometry

This paper presents a practical method for finding the provably globally optimal solution to numerous problems in projective geometry including multiview triangulation, camera resectioning and homography estimation. Unlike traditional methods which may get trapped in local minima due to the non-convex nature of these problems, this approach provides a theoretical guarantee of global optimality. The formulation relies on recent developments in fractional programming and the theory of convex underestimators and allows a unified framework for minimizing the standard L ₂-norm of reprojection errors which is optimal under Gaussian noise as well as the more robust L ₁-norm which is less sensitive to outliers. Even though the worst case complexity of our algorithm is exponential, the practical efficacy is empirically demonstrated by good performance on experiments for both synthetic and real data. An open source MATLAB toolbox that implements the algorithm is also made available to facilitate further research.