基于原始点云的三维目标检测算法

针对当前三维目标检测中存在的数据降采样难、特征提取不充分、感受野有限、候选包围盒回归质量不高等问题,基于3DSSD三维目标检测算法,提出了一种基于原始点云、单阶段、无锚框的三维目标检测算法RPV-SSD(random point voxel single stage object detector),该算法由随机体素采样层、3D稀疏卷积层、特征聚合层、候选点生成层、区域建议网络层共五个部分组成,主要通过聚合随机体素采样的关键点逐点特征、体素稀疏卷积特征、鸟瞰图特征,进而实现对物体类别、3D包围盒以及物体朝向的预测。在KITTI数据集上的实验表明,该算法整体表现良好,不仅能够命中真值标签中的目标并且回归较好的包围盒,还能够从物体的不完整点云推测出物体的类别及其完整形状,提高目标检测性能。     

一种可见外壳生成算法

提出了一种可见外壳(visual hulls)生成算法.该算法充分发挥了自适应采样距离场(adaptively sampled distance fields,简称ADFs)表示物体时在逼近精度和内存消耗方面的优越性.与传统的通过体素求交生成可见外壳的方法不同,该算法引入ADFs作为描述可见外壳的采样距离场的空间数据组织形式,从而极大地简化了求交运算,提高了算法的效率.最后通过改进的SurfaceNets算法,将可见外壳的ADF表示转化为面片表示.实验结果表明,该算法可以快速地生成具有较高精度的复杂模型.     

基于四目立体视觉的三维全自动建模

为保护并传承敦煌莫高窟世界文化遗产,研究基于四目立体视觉系统的三维全自动建模技术。由于提取的点云数量较大,导致自动建模过程中,点云的三角构网步骤无法顺利进行,因此着重研究点云的精简算法。将包围盒算法与点云的曲率特征相结合,提出一种点云精简算法,即改进的包围盒法。实验结果表明,该方法对点云的采样精度高于原始包围盒法,点云精简率可达93.6%,点云数据精简后三维建模效率大大提高,生成的三维模型精度较高。     

拓扑结构正确的三线性插值曲面的三角片逼近

在等值面的三角片逼近问题中，采样点的选择对于逼近等值面拓扑结构的正确性和逼近的精确性都非常关键．现有的Marching Cubes以及对其进行改进的方法缺乏对原始曲面拓扑结构的考虑，通常选择同类采样点，无法保证逼近等值面具有正确的拓扑结构．为解决上述问题，将Morse理论的基本思想引入到等值面逼近问题中，提出基于拓扑复杂度的等值面逼近的新方法，该方法根据体元内部曲面拓扑复杂度不同，自适应地提取两类等值点作为采样点：临界点和边界等值点．由于临界点是反映曲面拓扑结构的关键点，因此，无论原始曲面的拓扑结构复杂与否，新方法都能保证逼近等值面具有正确的拓扑结构、较高的逼近精度且基本不增加计算量和数据量．用实例对新方法和已有方法的逼近结果做了比较．     

一种基于矢量场结构的等值面构造方法

为得到非结构矢量场中的等值面图像,给出了一种基于矢量场曲线结构的等值面构造新方法.算法利用矢量可视化映射过程中获得的曲线结构来组织数据并计算等值点,采取自适应聚类划分方法获得各个等值面包含的数据点集合后利用曲面重建算法来构造等值面.在计算等值点时,不但利用了数据场中各个数据点处的空间位置与场值大小,而且充分考虑了数据点处的矢量方向信息.实验表明,该方法能够稳定、有效地构造出非结构矢量数据场中的等值面.与基于体元的传统等值面构造方法相比,可以有效加快计算进程,得到更为准确的计算结果.     

一种利用Delaunay 三角剖分的碰撞检测算法

虚拟现实中物体对象分布及运动情况呈现复杂多样,碰撞检测算法很难达到实时 性和准确性的要求。提出了一种基于Delaunay 三角剖分的多物体碰撞检测实时算法。该算法运 用包围体紧密拟合物体对象,以包围体的中心构建离散数据点集,生成Delaunay 三角网格,实 施碰撞检测,避免层次包围盒和空间划分的不利因素,物体的更新等操作限定在局部的三角形 内。实验表明在多物体的碰撞检测中,即使存在若干移动物体,算法能够满足实时性和准确性 的要求。     

多面体最小体积的包围盒生成算法研究

许多工程应用中需要计算物体最小体积的包围盒。本文基于机械零件的三维多面体模型（三角面片）,研究并提出了它的最小体积的包围盒生成算法。实际应用表明了该算法的实用性和有效性。     

一种基于遮罩的稀疏点云滤波算法

基于图像的三维重建硬件约束小、成本低、灵活度高,在实际中得到广泛应用,但物体各部分之间存在遮挡,导致由图像生成的三维点云数据稀疏和密度不均等问题,一直是处理的难点和热点.文中提出一种基于遮罩的稀疏点云滤波算法.首先计算点云的包围盒,并在包围盒中根据点云的稀疏度自适应地划分栅格;其次,利用深度优先搜索,递归求出所有由栅格...     

用自适应的三线性逼近方法构造等值面

在三维空间数据场中构造等值面是科学计算可视化的有效方法，本文提出了一个新的等值面构造方法，新算法建立在对立方体面上的边有效连结的基础上，本文给出了由边连结成多边形的快速方法，详细讨论了多边形的三角化过程，然后，提出了一个自适应的三角形剖分方法，使产生的子三角形网格能满足用户规定的容差，成为等值面的更为精确的多边形逼近，最后给出了用新的算法生成的等值面图形。     

基于OBB树层次关系的相交体特征计算*

针对不同复杂情况的网格模型在运动过程中发生的接触问题,提出了一个有效、准确的相交体特征计算算法,这里的特征包括相交三角形求交线,相交体求轮廓线,相交体求轮廓体。该算法以OBB（Oriented Bounding Boxes）树的数据结构为基础,借助AABB（AxisAligned Bounding Boxes）包围盒,通过分析线段、三角面、包围盒的位置关系情况,得到了相交线段、相交三角面以及包围三角面,并在此基础上计算出相应的相交体特征。该算法在CAD模型分割、建造、几何特征提取、生产车间以及机器人运动轨迹规划等方面都有很高的应用价值。