基于SFS原理的SMT焊点表面三维重构技术研究

基于明暗重构形状原理重构表面组装焊点的表面三维形状过程是:先通过图像采集设备,采集到SMT焊点图像,使用相关的图像处理技术,对SMT焊点图像进行处理;根据一个确定的反射模型建立物体表面形状与图像亮度之间的约束关系和物体表面形状的先验知识建立物体表面形状参数的约束关系,然后对这些约束关系联立求解,可得到物体表面的三维形状.同时针对不可接受SMT焊点图像重构出的三维图像不够理想的缺点进行了改进.在阐述其基本思想和原理的基础上,结合实例介绍了该技术的实现方法与步骤,对其中焊点图像的获取与处理、焊点三维重构技术算法等主要内容与关键技术进行了研究和探讨,并对结果进行了分析验证.     

基于阴影的三维表面重构技术的概述

三维表面重构是计算机视觉的主要任务之一。已经发展了各种各样的重构技术,其中利用单幅图像中物体表面明暗变化来恢复其表面形状的技术尤其引人注目,这不仅因为该技术简单易于实现,更重要的是它适用于各种其它方法难以应用的场合,例如,在机载、星载、弹载环境中的利用。论文从SFS问题的研究背景出发,介绍并分析这方面的一些重要进展,通过对各种重构方法的分析与比较,提出SFS问题的研究发展趋势和一些值得研究的方向。     

基于SFS方法的三维重构及精度分析

从明暗恢复形状(SFS)是计算机视觉中三维重构问题的研究热点和难点之一,目前已有算法存在两个问题:1)选择的反射模型不符合物体表面的反射特性;2)引入的约束条件和求解过程过于复杂,求解速度慢,效率低。对SFS算法进行了详细分析,引入了朗伯特光照反射模型,对物体表面做球形假设,然后对图像做近似微分运算以求出高度函数,实现了利用单幅灰度图像恢复物体表面三维形状并仿真的数据处理方法,同时对传统线性化SFS算法和所提算法进行了实验验证,对两种模型的重构精度和算法的执行效率进行了比较和分析。实验仿真结果表明,在保证一定精度的前提下,所提算法的执行效率比传统算法高。     

基于SFS方法的三维表面重建算法研究

SFS(由明暗恢复形状)方法研究是计算机三维视觉研究领域中的一个重要分支.以朗伯体光照漫反射模型为基础,对物体表面图像明暗恢复其表面高度和梯度的抽象模型进行分析,研究基于朗伯体定律求解受光点梯度的算法及SFS方法的实现原理.     

单幅图像三维表面重建的算法研究与实现

以单幅二维图像为研究对象,应用SFS的基本理论,首先对二维图像进行了光照的倾角和偏角的估计,在光源坐标系下计算出物体每一点的表面梯度;之后,旋转坐标系,在观察坐标系下得到物体的表面梯度;最后采用三点辛普森公式求出物体表面的高度。整个算法流程简单,求解层次分明,重构满意度较高。     

基于二次曲面和自组织系统的自由曲面重构研究

基于局部二次曲面拟合的SFS方法将图像中的每个像素视为具有决策能力的生命单元,以灰度图像为模板,在此模板引导下,模仿生物群体的自组织行为,实现自由曲面的三维重构.在图像平面的局部区域内,利用局部灰度信息拟合二次曲面来得到自由曲面的微观模型.微观模型通过自组织系统的计算,即可得到宏观的自由曲面模型.实验表明该方法能够快速得到理想的自由曲面,且比同类方法在计算精度上有显著提高.     

基于图像处理的外螺纹三维模型重构

提出了一种基于多角度序列图像特征实现外螺纹的三维模型重建的方法。 首先在旋转平台上采集多角度序列螺纹件图像,然后对每帧图像进行特征点提取,将序列图 像的特征点进行三维变换和插值,最终生成三维模型。实验结果表明,此算法能精确高精度 地实现外螺纹三维模型重构。     

一种基于二维图像的三维仿真方法研究

针对二维的图像数据,综合运用计算机视觉、计算机图像处理和计算机辅助几何设计理论与技术,提出了一种实用的三维仿真方法.采用阴影恢复形状的方法获取三维形貌信息,利用图像分割技术提取物体的二维轮廓信息,通过三维形貌信息与二维轮廓信息的融合技术建立物体的数字化模型,通过B样条的万法实现数字化模型的重构.实例表明,方法可行有效,能够有效地去除图像的背景信息,改善重构模型的分辨力,为基于二维图像的三维仿真技术的广泛应用提供了条件.     

由单幅图像重构表面形状的B样条变分法研究

针对SFS（Shape From Shading)问题中的Lagrange乘子难题,经过B样条插值,将SFS问题的积性、光滑性限制隐含、消除Lagrange乘子的不利影响,采用B样条变分法解决了SFS问题;并根据B样条特殊结构,设计了SFS问题变分格式的层次基变换共轭梯度加速度法,初步的计算实例表明,此方法在精度、速度上有所提高,效果令人满意。     

针对脊柱CT图像三维重构MC方法的改进

对原始MC（Marching Cubes）方法存在的问题和局限进行改进,并以此为基础重构脊柱三维模型,使之满足术前分析和远程手术的要求。采用双曲渐近线判别式消除面二义性问题,利用插值函数的空间连续性解决体二义性问题。提出基于对象相关性的cube连通性判断,减少三角面片过多的问题,进一步采用Decimation算法消减面片网格。实验证明了上述改进方法的有效性和正确性,可得到良好的三维重构效果。     

基于单张影像的月面三维仿真

根据阴影恢复形状原理,提出一种基于单张影像的快速月面三维建模和光照模拟方法。利用单张2D影像中残留的3D线索——灰度信息,通过SFS方法对月面三维形貌进行快速重建,采用改进的Hapke光照模型对重建后的三维形貌进行渲染。实验结果证明,在精度允许范围内,该方法能快速地实现对月面三维形貌的提取和仿真。     

基于单张照片的三维人脸重建优化算法

传统人脸三维重建算法难以确定人脸形状,并且计算复杂。针对此问题,提出一种以水平集方法获取人脸轮廓并结合明暗恢复形状(SFS)算法重建三维模型的方法,该方法仅需单张正面人脸照片。首先采用主动形状模型确定人脸轮廓,将其作为水平集的初始演化曲线,分割出完整的人脸形状;然后对人脸区域进行灰度变换,求出灰度图像;最后通过SFS算法重建已知光照条件的人脸图像的三维模型,将该模型作为参考与灰度图像匹配,进而确定其光照条件和三维模型。实验结果表明,与基于网格模型的算法相比,该方法可快速地重建具有完整形状的人脸模型。     

基于三维激光扫描的物体重构建模

物体拍摄环境具有测量数据量大、物体外轮廓信息复杂等特点,采用当前方法能够获得物体精确的三维点云数据,但缺乏颜色和纹理信息,导致物体重构精度不高,真实感较差;为此,提出一种基于三维激光扫描的物体重构建模方法;该方法通过三维激光扫描技术获取物体点云数据,采用显式的欧拉积分方法对物体整个三维曲面进行平滑,依据三角生长法进行物体三维空间三角划分,将物体网格顶点向球面进行映射,由此构造物体三角网格模型,通过迭代最近点算法对物体非同步点云数据初步匹配结果进行精确配准,利用最近点搜索算法将经多视图立体视觉算法优化后的物体颜色信息和三维点云数据坐标相融合;实验结果表明,所提方法可以快速精确地建立物体三维重构模型,验证了所提方法的可行性。     

基于标定物的相机标定及三维重建

针对传统三维建模的局限性,讨论了一种基于图像建模的技术,提出了利用普通相机和标定物对物体进行三维建模的方法,该方法利用一个在左右图像都存在的物体,对相机进行标定[1]。然后利用左右相机的相机矩阵,反算空间中的对应点和需要求取的关键点。最后利用这些点计算出来的空间位置[2],对物体进行重建,并用OpenGL进行漫游显示。实验表明,该算法计算准确,鲁棒性很高,能够满足于虚拟现实的需要。     

基于二次样条曲线的不规则物体3D重建

在分析目前不规则物体3D重建算法存在的不足的基础上,采用二次样条曲线作为3D重建算法的基元,实验结果表明该文方法不仅在重建精度上比以往方法有许多提高,而且计算耗费和复杂度上也有较大改进。     

基于Kinect的旋转刚体三维重建方法

针对在非匀速非定轴旋转条件下利用Kinect进行刚体三维重建问题,提出一种改进的基于Kinect传感器的旋转刚体三维重建方法。首先利用Kinect采集深度图像,然后用改进的加权ICP(Iterative Closest Point)算法在非匀速非定轴旋转条件下进行配准,再将各点云变换到同一坐标系下,最后根据所得点云生成三维模型表面,通过GPU(Graphic Processing Unit)编程技术来提高计算速度以满足实际需求。实验结果表明:该方法具有重建效果良好的特点。     

基于联合特征匹配的多视角三维重建方法

本研究提出了一种基于角点与直线联合特征的三阶段匹配算法,依次经过相关匹配、松弛迭代匹配和最小平方中值法匹配三个步骤,并与此同时加入限定图像匹配区域、添加手工匹配点对以及局部直线匹配三个人机交互环节,将局部坐标系中得到的数据点进行三维数据融合到一个坐标系中,能较好解决视差不连续区域和遮挡区域的误匹配问题.实验证明该算法具有良好的运行效率和稳定性,能够对非平面物体进行精确三维重建并实现多视角显示.     

三维虚拟物体表面重建的研究

在激光扫描共焦显微三维成像，CT成像，MRI成像，以及在图象处理和识别中，三维物体的显示是必不可少的，目前，最流行的显示方式是虚拟物体的三维重建，通常虚拟物体三维重中以采用体素级重建，可也以采用切片极重建，由于切片级重建仍需要解决物体轮廓对应，分叉曲面，轮廓拼接等关键性问题，为此，提出了一些新的方法，在这些方法中，轮廓的对应采用OR运算和AND运算来确定，如果两个轮廓的OR和ND运算结果满足预先设置的准则，则这两个轮廓相对应；分叉曲面采用数字形态学方法来分解，其由形态学方法生成的边界就是分叉曲面的分割线，轮廓拼拦则是将对应轮廓经多边形简化后，由三角形接拼法来构成表面，且三角形是根据最小轮廓跨接边准则来构建的，通过对这些方法进行的实验结果表明，理论与实际完全相符，这些方法的优点是编程简单，运算速度快。     

三维表面重构过程参数的估计研究

在SFS(基于阴影的三维表面重构)各种算法中,都需要光源方向及曲面反射率。这些参数与图像的恢复效果息息相关。针对这些参数,也应运而生了各种各样的行之有效的方法。论文讨论了两种有效的算法,利用合成图像分别进行试验,并对其优缺点和运行效率进行比较,从而为进一步的SFS算法研究提供有价值的参考。